Il Microbioma, tutto un mondo dentro di noi

Di Pierluigi Nicoletti, microbiologo

 

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Come noto il corpo umano, come quello degli altri esseri viventi, è fatto da vari tipi di cellule che sono organizzate in tessuti ed organi. L’organismo umano, così costituito, si sviluppa e funziona secondo le direttive codificate dai geni che nel loro insieme costituiscono il “progetto” definito come genoma umano.

Il genoma umano è stato decifrato completamente nel 2006. Quegli studi fecero intravedere nuove speranze per la diagnostica e terapia delle malattie. Tale aspettativa però è andata parzialmente delusa e ad oggi non ci sono importanti terapie geniche e le terapie geneticamente personalizzate non hanno dato i risultati sperati. Questo perché l’espressione genica può essere modulata da fattori ambientali esterni: fuori dall’organismo come l’ambiente in cui viviamo o dentro l’organismo come la vasta superficie dell’intestino (se disteso ha un’estensione di circa 300 metri quadrati).

HumanMicrobiomeL’intestino con il suo microbioma rappresenta il punto di contatto forse più importante fra noi e l’ambiente e qui si armonizzano gran parte dei rapporti fra geni, fattori esterni e salute. Microbioma!? Ma chi è costui? (parafrasando Don Abbondio). Solo evocare la parola microbo ingenera terrore: peste, colera, tubercolosi, altre infezioni. Dagli al microbo!! Uccidiamolo!!

Un attimo, bisogna distinguere: ci sono quelli cattivi e pertanto bisogna essere attenti, ma la stragrande maggioranza di “loro” sono nostri amici ovvero, sono amici se li trattiamo come tali e non andiamo a disturbare il loro ambiente naturale (è facile fare il paragone fra noi e il nostro microbioma ed una foresta o la barriera corallina: quando se ne disturba l’equilibrio succedono disastri).

Torniamo a noi e guardiamo i microbi come una comunità correlata all’uomo (ed a tutti gli altri esseri viventi compresi quelli del regno vegetale). Prima di andare avanti vediamo anche qualche definizione:

  • Microbiota (ex flora batterica): rappresenta la totalità dei microrganismi presenti in una comunità (è una visione statica della realtà);
  • Microbioma: tutto il materiale genetico di una comunità microbica sequenziato insieme. È stato definito anche come un organo di nuova scoperta con un grande range di attività metaboliche ed interrelazioni con il nostro organismo (visione dinamica della realtà).

 

Il microbioma, attraverso l’espressione dei suoi geni interagisce con il nostro metabolismo, il nostro sistema immune, l’insieme di tutti gli altri organi e sistemi (compreso il sistema nervoso) ed assume quindi un ruolo di importanza fondamentale nella nostra salute.

È rappresentato da un numero di cellule 10 volte maggiori di quelle del corpo umano che lo ospita (secondo recenti studi il numero stimato è stato ridimensionato: rapporto1/1). Ha un numero di geni almeno 100 volte superiore ai nostri. Queste cifre ci fanno subito capire l’importanza delle correlazioni sopradette.

Nel mondo scientifico se n’è capita l’importanza una diecina di anni fa quando sono stati avviati (uno negli Stati Uniti ed uno in Europa) progetti di indagine sul microbioma allo scopo di studiare i microrganismi residenti, i loro geni e come interagiscono con il nostro organismo ed il nostro stato di salute.

I microrganismi presenti nel nostro corpo sono un’importante risorsa anche per la loro grande capacità di adattarsi all’ambiente. Questa loro caratteristica è trasmissibile anche fra specie microbiche diverse (pensiamo alla rapidità di sviluppo delle resistenze batteriche agli antibiotici). Questa caratteristica di rapido adattamento (consideriamo che si forma in media una generazione nuova ogni 20 minuti) all’ambiente è una capacità importante del microbioma e dei suoi rapporti metabolici con il nostro organismo: diventa un fondamentale patrimonio genetico che potenzia le capacità adattative dell’uomo. Un esempio classico è la capacità dei giapponesi di digerire certe alghe che per abitudine consumano nei loro cibi. È stato dimostrato che gli enzimi necessari al metabolismo dei principi nutritivi di queste alghe provengono da batteri che vivono in simbiosi con queste, che vengono trasferiti al microbioma dei giapponesi e ne diventano componente stabile. In pratica i nutrienti delle alghe sono fruibili dai giapponesi perché nel loro microbioma si sono stabiliti quei batteri (sono convinto che chi smette di mangiare quelle alghe, con il tempo, perde anche questa piccola comunità microbica, viceversa chi le mangia assume con il tempo questa capacità).

Ma il microbioma da dove viene?

Ovviamente da altri umani ed il primo contagio   avviene alla nascita e già qui dobbiamo fare i primi “distinguo” perché una cosa è nascere per via naturale ed altra cosa è nascere per parto cesareo.

Senza titolo1La questione è stata fin qui sottovalutata ma secondo recenti ricerche chi nasce da parto cesareo rischia (sono termini statistici e non assoluti) più allergie, più malattie neuropsichiatriche, più celiachia, più obesità ed altri problemi metabolici quali diabete ecc. Sembra che tutto questo dipenda da come, venendo al mondo, siamo colonizzati dai microbi (meglio quelli delle vie genitali della madre e del latte materno, peggio gli altri ambientali e latte artificiale). La questione ha assunto un tale interesse ed una tale importanza che in alcune istituzioni si è iniziato a praticare una procedura che consiste nel “verniciare” il neonato per parto cesareo con le secrezioni vaginali della madre rendendolo così più vicino e simile al “collega futuro compagno di scuola e di vita” nato per via naturale. Interessante vero?

Ma veniamo a studi ancora più recenti: si è visto che una futura madre che abita in ambiente rurale (normalmente più a contatto con i microbi ambientali) genera prole più resistente a malattie allergiche ed autoimmuni: che vuol dire? Vuol dire che i microbi iniziano la loro azione sul nostro organismo ed in particolare sul nostro sistema immune (immunomodulazione) ancor prima della nascita attraverso rapporti ed interrelazioni con la nostra mamma.

Ma dopo? Che cosa succede dopo?

Succede che durante i rapporti umani il microbioma si rafforza e diversifica. La vita sociale pare che sia molto utile per mantenere ed allargare la diversità microbica (presenza di molte e varie specie su ciascuno di noi). La diversità microbica è ormai da tutti considerata indice di salute.

Diversità del microbioma significa presenza in un certo ambiente di specie microbiche diverse e pertanto maggiore diversità significa presenza di un numero più elevato di specie microbiche diverse fra loro.

Oltre ai rapporti sociali la diversità microbica dipende da altri importanti fattori ambientali ed il primo di questi è l’alimentazione (si consideri che l’intestino, come abbiamo visto, ha una superficie molto ampia ed ospita la maggior parte del nostro microbioma). Altri importanti fattori che influenzano la diversità microbica sono le abitudini di vita (esposizione allo stress, vita sedentaria o meno ecc.)

Dove è localizzato?

Di sicuro su tutte le superfici esterne ma ci sono evidenze che anche i nostri organi interni (considerati sterili) siano “abitati-colonizzati” da microbi. Sicuramente sono presenti sulla cute, nell’apparato genito-urinario, nell’apparato respiratorio e nell’apparato digerente: qui ovviamente è presente il microbioma quantitativamente (circa 1 Kg e mezzo) e qualitativamente più importante.

In ogni caso, dovunque sia presente, il microbioma ha importanti correlazioni ed influenze su tutto il nostro metabolismo, sulle nostre capacità digestive, di assimilazione dei cibi, di risposte immunitarie, di comportamenti psicofisici (compreso l’umore, l’attrazione verso i cibi e quindi i gusti alimentari, ma anche i rapporti interpersonali).

Lo stesso succede anche negli altri animali nei quali per esempio il microbioma è importante per la scelta del compagno/a ed il riconoscimento dei figli.

Ma anche certi parassiti (manipolatori) alterano i comportamenti dei loro ospiti, umani o animali, che siano e lo fanno per facilitare il loro ciclo vitale: anche questa attività pare mediata dal microbioma, sia esso umano o animale, mediante la produzione di molecole neuroattive.

In lavori più o meno recenti sono state descritte molte correlazioni fra il microbioma e manifestazioni patologiche degenerative, autoimmuni, tumorali, allergiche, metaboliche e perfino neuro-psichiatriche (asse intestino-cervello).

Senza titolo2Fra individui diversi c’è un alto grado di variabilità del microbioma tanto che si è prospettato l’utilizzo del microbioma cutaneo in medicina forense. Una specie d’impronta digitale e recentemente, ancora per uso forense il microbioma è stato studiato allo scopo di risalire al tempo intercorso fra il ritrovamento di un cadavere è l’ora della morte.

Il microbioma cutaneo inoltre varia a seconda delle patologie cutanee: ma si tratta di causa o effetto? È nato prima l’uovo o la gallina? In ogni caso si è prospettata la possibilità di cura dell’acne e delle ulcere cutanee mediante l’utilizzo di batteri “buoni” in questo caso Nitrosomonas eutropha.

Il microbioma cambia nel tempo ed anche in caso di situazioni patologiche dell’apparato genito-urinario, vie respiratorie ed intestino, ma la domanda è sempre la stessa: sono le malattie a cambiare il microbioma o il microbioma è fattore causale predominante di certe malattie?

Ma quando veniamo vaccinati il nostro organismo è libero di rispondere ed immunizzarsi in modo indipendente? Parrebbe di no: anche qui sembra che i microbi abbiano da dire la loro! Molti lavori scientifici indicano che nello sviluppo dei vaccini debba essere considerato anche il microbioma, il microbioma influenza l’efficacia dei vaccini, i microbi intestinali possono aiutare nel determinare la nostra risposta immune ai vaccini. Insomma, non si muove foglia che il microbioma non voglia!

Un altro aspetto molto importante, direi fondamentale, del microbioma lo possiamo osservare nel confronto fra stili di vita diversi (mondo occidentale e popolazioni definibili tuttora “primitive”). Fra le due pololazioni a confronto si è messo in evidenza che nei soggetti con stile di vita “occidentale” c’è una minore diversità del microbioma intestinale rispetto alle popolazioni con stile di vita “primitivo (cacciatori-raccoglitori).

In vari lavori si è dimostrato che molte malattie “moderne” metaboliche, degenerative, autoimmuni, allergiche, del sistema nervoso centrale e malattie gastro-intestinali sono associate a una minore “diversità” del microbioma intestinale. Si è altresì visto che la dieta e l’esercizio fisico alterano rapidamente ed in modo riproducibile il microbioma. Non solo, il trapianto del microbioma può trasmettere al ricevente certe caratteristiche metaboliche del donatore, per esempio l’obesità ecc. Anche l’esercizio fisico influisce sulla diversità microbica dell’intestino. La perdita di diversità è stata osservata e correlata ad autismo, malattie gastro-intestinali, diarrea ricorrente, stati infiammatori associati ad obesità e diabete ecc..

Ma a questo punto dobbiamo domandarci: questi studi sul microbioma hanno portato ad un risultato pratico?? Vediamo.

La prima importante applicaziSenza titolo3one è stata il trapianto di microbioma fecale in pazienti con grave infezione da Clostridium difficile resistente agli antibiotici e tale strategia è diventata la terapia di elezione in questi casi. Ci sono molteplici ricerche che prevedono l’applicazione del trapianto di microbioma fecale anche in numerose altre patologie non sempre gastrointestinali vedi ad esempio sclerosi multipla ed altre autoimmuni, malattie allergiche, obesità e diabete mellito, autismo ed altri disordini neuropsichiatrici ecc. Gli esiti si vedranno in futuro.

Altra importante applicazione pratica clinica degli studi sul microbioma è la ricerca e sviluppo di probiotici (quelli che una volta si chiamavano semplicisticamente fermenti lattici). La ricerca è finalizzata all’individuazione di “probiotici su misura” e cioè quelli adatti alle singole patologie.

Allo stato attuale però, al di là della applicazione sulle infezioni da C.difficile, sia il trapianto di feci che l’assunzione di probiotici si basano su studi clinici non sufficienti a dimostrarne una efficacia certa: molto dipende anche da un appropriato incontro fra probiotico e microbioma dell’ospite (paziente) e nel caso di trapianto fecale c’è sempre in agguato il rischio di trasmettere microbi in grado di indurre patologie (obesità, disturbi della psiche ecc..).

In ogni caso l’importanza del microbioma è via via sempre più riconosciuta dal mondo scientifico e la speranza è quella di poter predire una malattia monitorizzzando in microbioma, di poterla prevenire manipolandolo con interventi dietetici, uso di antibiotici a spettro ristretto, uso di probiotici, prebiotici e trapianto fecale.

Per concludere le speranze e le attese per la salute sono tante, ancora c’è molta strada da fare, in ogni caso conviene a tutti tenerselo amico ed ogni volta che ci muoviamo, facciamo vita troppo sedentaria, prendiamo antibiotici, eccediamo nell’igiene, ci stressiamo, ma più che altro, quando ci alimentiamo, pensiamo anche a loro, i nostri microbi, nella speranza che il microbioma ci sia amico e ci aiuti a mantenere o ripristinare la salute.

 

Vi informiamo che è possibile scaricare l’articolo nel formato PDF allegato a fondo pagina

 

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