Iacopo Bertini
Lo studio del microbiota intestinale è un settore della ricerca molto attuale in diverse branche della medicina, dalle malattie autoimmuni a quelle infiammatorie intestinali così come a quelle cardiovascolari. Facciamo il punto della situazione su quelle che sono, a oggi, le conoscenze a livello di ricerca e le applicazioni cliniche.
Era il 2012 quando Katrina Ray firmava un editoriale sulla prestigiosa rivista Nature Reviews Gastroenterology & Epatology dal titolo “paradossale” (“Married to our gut microbiota”, Coniugati con i nostri batteri intestinali) sull’argomento che affrontiamo in questo articolo. Il titolo dà perfettamente l’idea della stretta relazione mutualistica che esiste tra l’organismo umano (ospite) e i microbi che albergano nel nostro intestino (microbiota), tanto che nella letteratura scientifica si comincia a parlare del microbiota come di un “organo umano costituito da microbi”. Ma andiamo con ordine.
Col termine “microbiota” ci si riferisce all’insieme dei microrganismi (batteri, funghi, archeobatteri e protozoi) e dei virus che vivono in maniera fisiologica, o a volte patologica, in simbiosi con il corpo umano. Questa popolazione microbica è concentrata perlopiù nel tratto intestinale. Il microbiota è in grado di svolgere una serie di funzioni essenziali per l’ospite: funzioni di tipo metabolico, quindi sintesi di sostanze utili all’organismo, di tipo enzimatico, di protezione e stimolo verso il sistema immunitario e di eliminazione di sostanze tossiche. Il microbiota intestinale è costituito da migliaia di miliardi di cellule batteriche, raggruppate in migliaia di specie batteriche diverse, alcune ancora poco o per nulla conosciute. A livello di phyla sono quattro i principali raggruppamenti: Firmicutes e Bacteroides, che insieme rappresentano circa il 90% del totale, Proteobacteria e Actinobacteria. Negli ultimi anni la ricerca ha dimostrato come il variare del rapporto tra queste componenti faciliti e promuova uno stato di disbiosi che si lega a malattie non soltanto dell’apparato digerente, ma anche a diabete, obesità, dermatite, patologie cardiovascolari, Alzheimer, Parkinson e tante altre.
Dal momento che le cellule batteriche che albergano nel nostro corpo (intestino, bocca, pelle ecc.) sono in numero circa dieci volte superiore a tutte le cellule che formano il nostro organismo, da un punto di vista ecologico, potremmo dire che l’essere umano in realtà è un superorganismo, una comunità di cellule umane e batteriche che coabitano e convivono insieme dal punto di vista metabolico. Ognuno di noi ha nel proprio intestino una composizione differente, per quantità e tipo, di ciascuna specie batterica, e, nonostante il microbiota tenda a rimanere sostanzialmente stabile nel tempo può essere alterato, anche in maniera consistente, sia per fattori interni che esterni. Proprio la variabilità interindividuale del microbiota, così come la sua plasticità, ha spinto i ricercatori a cercare di capire se ci fosse una sua composizione “ottimale” favorevole per mantenere un buono stato di salute. Dal momento che è possibile modificare la composizione quantitativa e qualitativa delle specie microbiche modificando alcuni fattori esterni (in particolare la dieta), esiste sicuramente la possibilità di migliorare e/o ristabilire lo stato di salute attraverso opportune modificazioni dietetiche.
La ricerca ha messo in evidenza come le alterazioni del microbiota, indotte sperimentalmente da una modificazione della dieta, si possano riscontrare nell’intestino umano fin dalle successive 24-48 ore dopo l’intervento dietetico. Tutto ciò non dovrebbe stupire se pensiamo che i batteri intestinali utilizzano i nutrienti contenuti negli alimenti come substrato per i loro processi metabolici: per cui, i cambiamenti nelle nostre abitudini alimentari comportano modificazioni nel metabolismo batterico e favoriscono le specie che utilizzano preferenzialmente quei particolari nutrienti. Tutto ciò si ripercuote in maniera sostanziale sulla fisiologia umana e su diversi processi patologici. Analizzerò, quindi, gli aspetti fino ad oggi maggiormente studiati del legame tra dieta, microbiota e salute.
Nutrienti
Vediamo, come prima cosa, l’influenza esercitata sul microbioma intestinale dai singoli (o da classi di) nutrienti, studiandoli isolati dal “contesto” di una dieta mista.
Carboidrati “accessibili” al microbiota
Tra i diversi macronutrienti, i carboidrati (CHO) sono quelli che, sicuramente, sono stati più studiati. Alcuni CHO sono indigeribili per le nostre cellule intestinali mentre lo sono per i batteri intestinali che li utilizzano come fonte di energia. Generalmente, è sempre stato utilizzato il termine “fibre” per indicare questi CHO non digeribili: tuttavia, è un termine non propriamente corretto, in quanto alcuni tipi di fibre non vengono metabolizzati dai batteri (per esempio la cellulosa) mentre altri CHO facilmente fermentabili dai batteri non rientrano esattamente nella definizione di “fibra” (es. l’amido-resistente: la frazione di amido, presente in tutti i cibi amidacei, tipo pasta, legumi, banane, castagne, ecc. che non viene attaccata dagli enzimi digestivi). Per questo motivo, Sonnenburg e coll. (2016) hanno proposto il termine di carboidrati “accessibili” al microbiota (MAC, microbiota-accessible carbohydrates), ovverosia i CHO che vengono effettivamente metabolizzati dai batteri intestinali. Una dieta ricca in MAC, tipica delle popolazioni dei cacciatori-raccoglitori e di quelle dedite all’agricoltura, altera, in pochi giorni o settimane, la composizione del microbiota intestinale, arricchendola e diversificandola notevolmente rispetto a quella che si può riscontrare nelle persone che seguono una tipica dieta di tipo occidentale povera di alimenti di origine vegetale.
Un’altra conseguenza di un ridotto apporto di MAC è la riduzione della produzione batterica di acidi grassi a catena corta (SCFA, short chain fatty acids). Gli SCFA rappresentano uno dei principali prodotti finali delle fermentazioni batteriche e sono uno splendido esempio del rapporto mutualistico che si instaura nell’intestino tra le nostre cellule intestinali e i batteri cosiddetti “simbionti”. In pratica, i MAC forniscono energia ai batteri e questi ultimi, a loro volta, producono SCFA benefici per il nostro organismo in quanto forniscono energia, essendo metabolizzabili a differenza dei MAC, e hanno profondi effetti fisiologici, agendo come molecole regolatrici del metabolismo lipidico e glucidico, e nella riduzione degli stati infiammatori.
Lipidi
Alcuni studi hanno concluso che una dieta ricca di grassi, specialmente se del tipo saturi, potrebbe avere effetti negativi sul microbiota intestinale, caratterizzandolo per un numero inferiore di microbi così come per una minore varietà delle specie microbiche. Le diete ricche di acidi grassi polinsaturi omega 3 o omega 6 non sembrano influire negativamente sul microbiota, mentre gli effetti di acidi grassi monoinsaturi sembrano essere meno consistenti.
Proteine
Anche per quanto riguarda le proteine, si comincia solamente da poco a capire che tutte le sostanze derivate dal metabolismo delle proteine ingerite con la dieta da parte del microbiota hanno senza dubbio un’influenza sulla nostra salute, anche se i dati disponibili, al momento, devono essere sicuramente approfonditi. L’apporto di proteine favorisce la gestione del peso e di alcuni aspetti della salute metabolica, ma, a differenza dei carboidrati, se è troppo elevato sembra avere anche effetti negativi. Un elevato consumo di proteine, infatti, aumenta la fermentazione proteica nell’intestino crasso e genera alcuni metaboliti tossici (prodotti dal metabolismo degli aminoacidi) che sembrano legati a malattie come il cancro del colon-retto. Da alcuni studi risulta anche come sia importante il tipo di proteina (soprattutto quelle di origine animale) nel portare alla produzione metabolica di questi metaboliti nocivi: la ricerca futura dovrà valutare, in particolare, i possibili effetti a lungo termine delle diete ricche di proteine sul microbiota e sui metaboliti derivati.
Micronutrienti
Oltre ai macronutrienti, anche i micronutrienti (vitamine, minerali e composti fitochimici) sembrano essere regolati finemente nel rapporto microbiota-organismo. Le vitamine del gruppo B, per esempio, possono essere sintetizzate da più di cento specie batteriche che, a loro volta, utilizzano quelle introdotte con gli alimenti per le loro funzioni metaboliche: in pratica, una relazione bidirezionale.
Modelli dietetici e microbiota
Il limite principale degli studi che cercano di valutare gli effetti sulla salute dell’assunzione di un singolo nutriente è che uno specifico nutriente viene normalmente consumato, all’interno di un pasto, insieme a tanti altri. Per fare un esempio, una dieta tipica americana, ricca di alimenti grassi di bassa qualità nutrizionale, fornisce anche una scarsa quantità di fibre; quindi, potrebbe essere proprio quest’ultimo fattore, e non tanto o non solo il contenuto elevato di grassi nella dieta, a determinarne gli effetti negativi. Per cercare di andare oltre i limiti di questo approccio riduzionistico, si sta cercando di valutare gli effetti sulla salute di alcuni modelli dietetici, tenendo anche conto che studi recenti suggeriscono un’assunzione di fibre a livelli superiori alle attuali raccomandazioni dietetiche (25-30 g di fibre/giorno) per ottenere gli effetti benefici legati allo sviluppo di un microbiota “sano”.
Vediamo quindi i principali modelli dietetici studiati…