Vivian Tullio
Il microbiota intestinale si acquisisce dalla madre, e anche la modalità del parto influisce sulla sua composizione, che è determinata poi dall’ambiente esterno. Le evidenze sulla correlazione del microbiota con diverse patologie, non ultimo l’autismo, emergono con decisione dalle ricerche più recenti.
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Nel 400 a.C. il medico greco Ippocrate (Fig.1), considerato il padre della medicina, affermava che “La morte ha sede nell’intestino: una cattiva digestione è la causa di tutti i mali”. Questa intuizione anche se decisamente molto drammatica ci fa comunque capire come l’intestino sia importante per la nostra salute. Ci sono voluti molti secoli prima di capire il ruolo fondamentale dei diversi microbiota del nostro organismo e l’importanza dei diversi microbi che alberghiamo dentro di noi e sopra di noi e che percorrendo con noi il cammino della nostra esistenza, ci assicurano una vita sana.
Cos’è il Microbiota
Nell’intestino umano, dall’orofaringe al retto, albergano circa 200 mila miliardi di organismi unicellulari, appartenenti a più di 1500 specie diverse che formano complesse comunità considerate un vero e proprio “organo” del corpo umano, in grado di svolgere un gran numero di funzioni. In prevalenza si tratta di batteri, che costituiscono il Microbiota intestinale e che svolgono un ruolo molto importante nell’assicurare un delicato equilibrio con l’ospite.
La colonizzazione batterica dell’apparato digerente comincia durante il parto ed è un processo lento che richiede 1-2 anni per stabilizzarsi. L’impianto delle diverse specie batteriche è regolato dall’ambiente intestinale, dal pH, dalla dieta, dalle caratteristiche genetiche, dagli stati di infiammazione, dall’igiene e dallo stile di vita. Durante la gravidanza il feto è relativamente sterile. Alla nascita, la composizione della popolazione microbica che colonizza l’apparato gastroenterico dipende oltre che dal parto anche dal tipo di allattamento.
La modalità di parto
Il microbiota si acquisisce innanzitutto dalla madre e poi dall’ambiente esterno, fin dai primi anni di vita: gli invisibili ospiti, iniziano a popolare il neonato già durante il suo passaggio in vagina, oppure, se nasce con parto cesareo, lo fanno poco dopo, trasferendosi dalla cute della madre. E’ da sottolineare però che questa differenza tra parto naturale e parto cesareo, in realtà non è così netta. Vi è, infatti, un’ulteriore distinzione tra parto cesareo programmato e parto cesareo urgente. I bambini nati con cesareo d’urgenza sono esposti al microbiota vaginale materno nel canale del parto, anche se poi nascono con il cesareo. I bambini partoriti per via vaginale, invece, presentano batteri intestinali che corrispondono ai microbi materni rettali piuttosto che vaginali. Sarebbe la modalità di parto e non l’esposizione al canale del parto, a influenzare la composizione del microbiota infantile immediatamente dopo la nascita. Recenti studi indicano che rispetto ai bambini nati con parto vaginale, quelli nati con taglio cesareo hanno una gamma ridotta di specie batteriche nel loro microbiota.
La modalità di parto può influenzare il successivo sviluppo del microbiota, determinando variazioni nella normale fisiologia e predisposizione a particolari patologie e costituire una risorsa diretta di batteri protettivi o patogeni (a seconda del primo inoculo) già in età neonatale. Nella madre esistono distinte comunità microbiche (orale, cutanee e vaginale) che, a seconda dell’habitat corporeo preso in considerazione, sono dominate da particolari taxa, ad es.: Streptococcus spp. nella cavità orale, Staphylococcus spp. o Propionibacterium spp. sulla pelle e Lactobacillus spp. e Prevotella spp. (Bacteroidetes) nella vagina. Il taxa vaginale dominante varia da madre a madre, andando da comunità in cui Lactobacillus spp. rappresenta l’84-94% delle sequenze geniche con una piccola rappresentanza di Prevotella, ad altre comunità in cui sono presenti anche altri taxa. Diversamente dalle madri, nei neonati le comunità batteriche orale, cutanea, nasofaringea e intestinale sono indifferenziate tra loro a prescindere dal tipo di parto. I neonati nati con parto naturale presentano una comunità batterica simile in composizione a quella presente nel canale uterino materno cioè Lactobacillus spp., Prevotella spp., Atopobium spp. e Sneathia spp.
Con il parto cesareo che, negli USA, rappresenta più del 30% delle nascite, non vi è esposizione del neonato al microbiota vaginale materno e il microbiota neonatale presenta i taxa tipici cutanei sia della madre sia del personale ospedaliero, quali Staphylococcus spp., e Propionibacterium spp. Il parto cesareo è una comune procedura chirurgica utilizzata per aumentare le probabilità di successo del parto e per proteggere la salute della madre. Tuttavia, l’uso eccessivo di questa tecnica è stato associato ad un elevato rischio di disordini immunitari e metabolici nella prole, dovuti al fatto che i nati con questa modalità di parto non ricevono l’inoculo microbico materno completo. Infatti, l’intervento chirurgico, gli anestetici, gli antibiotici per profilassi e il contatto con l’ambiente ospedaliero causano una ridotta concentrazione dei principali batteri del microbiota e una limitata biodiversità, portando ad un microbiota differente rispetto a quello dei nati con parto naturale.
Il tipo di allattamento
Il trasferimento del microbiota continua durante l’allattamento, il quale ha un importante ruolo nella salute del neonato durante i primi mesi di vita e successivamente, nell’adulto. L’azione protettiva dell’allattamento dipende dalla tipologia di alimentazione utilizzata e dalla sua abilità nel modulare la composizione del microbiota intestinale nelle prime fasi della vita.
Fin dagli inizi del ‘900 fu evidenziato un migliore stato di salute dei neonati allattati con il latte materno rispetto a quelli allattati in modo artificiale. Attualmente l’Accademia Americana di Pediatria dichiara che l’allattamento materno, se protratto per almeno 6 mesi, riduce:
-l’ospedalizzazione per infezioni del tratto respiratorio inferiore del 72%
-il rischio di otite del 50%
-le infezioni delle vie aeree superiori del 63%
-l’incidenza di infezioni non-specifiche del tratto gastrointestinale, anche nei due mesi successivi alla sospensione dell’allattamento
-l’incidenza di patologie autoimmuni come il morbo celiaco, dovuta presumibilmente alla attivazione di una tolleranza orale contro la gliadina, che rappresenta l’autoantigene.
I bambini allattati al seno mostrano un microbiota costituito principalmente dal genere Bifidobacterium (la cui presenza raggiunge il 60-90% del microbiota fecale totale). I bifidobatteri sono batteri Grampositivi, anaerobi, che si ritrovano nel colon anche degli adulti sani. Diminuiscono con l’età e quando lo stato di salute inizia a declinare (Fig.2). Gli altri batteri presenti nel microbiota intestinale appartengono ai generi Streptococcus, Staphylococcus, Lactobacillus, Micrococcus e Propionibacterium provenienti dal capezzolo, dai dotti mammari e dalla pelle circostante. Inoltre, è stata recentemente individuata la trasmissione di specifiche specie di Bifidobacterium da madre a figlio, suggerendo che ogni coppia madre-neonato potrebbe avere nel microbiota intestinale specie batteriche famiglia-specifiche in grado di influenzare la colonizzazione intestinale neonatale.
Il microbiota intestinale dei neonati allattati artificialmente è invece più complesso e simile a quello degli adulti, ed è caratterizzato da batteri Gramnegativi anaerobi facoltativi come Bacteroides fragilis (Fig.3), seguiti da Clostridium, Staphylococcus, Streptococcus ed Enterobacteriaceae e da una ritardata colonizzazione da parte dei bifidobatteri.
I più comuni bifidobatteri presenti nelle feci del neonato sono Bifidobacterium longum, B.infantis e B.breve; inoltre, anche i batteri Ruminococcus e Akkermansia sono già presenti in questi step iniziali della costituzione del microbiota intestinale neonatale. L’intestino neonatale acquisisce rapidamente un repertorio genico che determina caratteristiche funzionali analoghe all’adulto; ad es. il microbiota dei lattanti è ricco in geni che facilitano l’utilizzo del lattato, mentre l’introduzione del cibo solido (durante lo svezzamento) promuove l’arricchimento in geni utili per l’utilizzo di una grande varietà di carboidrati, per la biosintesi di vitamine e per la degradazione degli xenobiotici.
Con lo svezzamento e l’assunzione di cibi solidi si ha una progressiva diversificazione della popolazione microbica intestinale che nell’adulto diventa piuttosto complessa ed abbondante.
È quindi importante comprendere il ruolo dei differenti ceppi microbici nel promuovere la salute neonatale poiché la presenza di una minore diversità microbica unita ad un’elevata presenza di batteri quali Bacteroides, Clostridium, Enterobacteriaceae e Staphylococcus nella prima infanzia sono associate ad un aumentato rischio di patologie allergiche (atopiche), mentre variazioni nella colonizzazione intestinale neonatale può essere correlata ad una più elevata incidenza di obesità durante l’infanzia. Inoltre, l’uso di antibiotici a largo spettro prescritti in età neonatale e pediatrica, con una frequenza maggiore nel primo anno di età, può avere diversi effetti collaterali come l’alterazione delle funzioni digestive e l’inibizione del microbiota benefico, in particolare bifidobatteri e lattobacilli, permettendo così la propagazione dei batteri patogeni e dei batteri opportunisti. Un ulteriore danno dovuto ad alterata espressione genica può essere l’apoptosi degli enterociti che ricoprono la mucosa intestinale, seguita da perdita della funzione barriera, riduzione dell’abilità di riassorbire l’acqua, riduzione del metabolismo microbico dei carboidrati e degli acidi biliari determinando forme escretorie e osmotiche di diarrea.
La diarrea associata agli antibiotici (AAD) rappresenta una delle più frequenti conseguenze delle alterazioni del microbiota intestinale neonatale, dell’integrità mucosale e del metabolismo delle vitamine/minerali e della produzione di acidi grassi a corta catena (SCFA). Inoltre, è stato dimostrato che l’antibiotico-terapia determina una selezione sia di batteri resistenti appartenenti alla comunità endogena sia di batteri in grado di acquisire geni di resistenza trasferibili ad eventuali altri batteri patogeni. Pertanto, la AAD è il risultato di una significativa compromissione del microbiota che, in seguito alla disbiosi, non riesce a conferire la protezione necessaria, permettendo la proliferazione di enteropatogeni, come ad. es. Clostridium difficile. Grazie all’eccessiva proliferazione di questo batterio si ottiene il rilascio di due potenti tossine pro-infiammatorie (tossina A e B) che danneggiano la mucosa del colon e alterano l’assorbimento dei liquidi.
Negli ultimi anni sono aumentate le evidenze che alterazioni nella composizione della popolazione microbica intestinale e, quindi del microbiota, possano essere implicate nell’insorgenza di patologie allergiche e gastrointestinali, in particolar modo nei bambini. Il microbiota intestinale subisce dinamici cambiamenti durante il suo sviluppo e le variazioni più drastiche avvengono proprio in età neonatale e infantile. Infatti, il completo sviluppo del core microbico, che può riferirsi ad un set di microbi o di funzioni metaboliche, si verifica entro la fine dell’infanzia; inoltre, il flusso di batteri e la diversità microbica osservata nella comunità microbica intestinale in questo lasso di tempo sono essenziali per il corretto sviluppo funzionale del sistema immunitario e per garantire un buono stato di salute anche in età adulta. Ne consegue, pertanto, che si tratta di un complesso importante per la salute dell’uomo, perché la qualità/quantità degli alimenti ed il loro contenuto di sostanze nutraceutiche e prebiotiche influenzano la composizione e la funzionalità del microbiota.
La composizione e la funzionalità del microbiota influenza numerose risposte fisiologiche, con particolare riferimento al sistema endocrino-metabolico, gastroenterico, immunologico, nervoso ed osseo: infatti, le alterazioni nella composizione del microbiota sono state descritte in numerose malattie croniche e degenerative, tra cui quelle autoimmuni, le malattie infiammatorie croniche intestinali come il Morbo di Chron, la colite ulcerosa e la Sindrome del colon irritabile, l’obesità, il diabete mellito di tipo 2, le malattie neurodegenerative come la demenza ed il Parkinson, le malattie cardiovascolari, l’osteoporosi e vari tipi di tumori del colon. Tutte patologie queste che, fino a non molti anni fa, era impensabile associare ad una alterazione del microbiota ma che, con l’approfondimento della ricerca e degli studi, stanno diventando sempre più numerose. Infatti, la lista di patologie o disordini metabolici associati alla composizione/alterazione del microbiota sta purtroppo diventando sempre più lunga. Recentemente, anche l’autismo si è aggiunto alla lista perché sembra proprio essere correlato ad un’alterazione del microbiota intestinale.
Per ridurre queste problematiche è fondamentale assicurare nella prima infanzia un’alimentazione corretta ed equilibrata che favorisca lo sviluppo adeguato del microbiota intestinale. L’OMS consiglia di allattare il neonato esclusivamente al seno fino al sesto mese di vita, per assicurargli un migliore sviluppo neurocomportamentale, un’efficace difesa dalle infezioni e per prevenire ogni tipo di forma allergica: una dieta a base di latte materno può indurre lo sviluppo di una popolazione ricca di bifidobatteri e promuovere la colonizzazione da parte dei lattobacilli impedendo lo sviluppo di batteri potenzialmente patogeni.
I lattobacilli sono batteri Grampositivi anaerobi facoltativi di forma per lo più bacillare. Mediante la fermentazione lattica convertono il lattosio e altri zuccheri in acido lattico, riducendo il pH dell’ambiente e, di conseguenza, inibendo la crescita di alcuni microrganismi patogeni. La maggior parte delle specie di lattobacilli è molto esigente da un punto di vista nutrizionale, perché richiedono per la crescita substrati complessi contenenti fonti di carbonio e azoto, composti fosforati e solforati. Sono largamente distribuiti in natura (suolo, acqua, vegetali, insilati, cereali, latte, carne) e si ritrovano in differenti distretti dell’organismo come la cavità orale, il tratto intestinale e la vagina umana e animale. Possono crescere in un range di temperatura ottimale di 30-40°C e pH acido (5,5-5,8). Dal punto di vista della fermentazione lattica non tutti i lattobacilli si comportano nello stesso modo: possiamo distinguere gli omofermentanti e gli eterofermentanti: i primi producono quasi esclusivamente acido lattico dalla fermentazione del glucosio (oltre il 90% dei prodotti di fermentazione), mentre i secondi producono dalla fermentazione del glucosio, anidride carbonica ed alcool etilico (fermentazione eterolattica).
I lattobacilli influenzano lo sviluppo del sistema immunitario intestinale favorendo lo sviluppo della tolleranza orale ed è stato dimostrato che un alterato livello di lattobacilli possa indurre l’insorgenza di patologie allergiche e gastrointestinali di cui le coliche gassose, soprattutto quelle severe, rappresentano una precoce manifestazione clinica nei primi mesi di vita.
Le coliche infantili sono definite come pianto parossistico, eccessivo ed inconsolabile senza la presenza di un’altra causa identificabile in un neonato sano. Sono un disturbo comune nei primi tre mesi di vita neonatale e colpiscono dal 3% al 28% dei neonati, tuttavia la patogenesi non è stata ancora completamente chiarita sebbene vi sia l’evidenza di molteplici cause indipendenti.
La presenza di una disbiosi intestinale neonatale (disbiosi data da una minore o variata colonizzazione da parte di Lactobacillus spp. e una maggiore presenza di batteri Gramnegativi) è stata correlata con la produzione di gas prodotti da batteri anaerobi Gramnegativi e la disregolazione della funzione motoria intestinale che determinano la comparsa delle coliche. Fin dal 1944 si è ipotizzato che il gas presente nell’intestino dei neonati affetti da coliche fosse dovuto alla fermentazione batterica nel colon dei carboidrati alimentari mal assorbiti. Studi recenti condotti dal nostro gruppo di ricerca in collaborazione con il Dip. di Scienze Pediatriche e dell’Adolescenza di Torino hanno evidenziato una differente colonizzazione batterica nei lattanti con e senza coliche. Lo studio è stato condotto sulle feci di 28 lattanti, di cui 15 con coliche e 13 sani, di età inferiore a 3 mesi, allattati esclusivamente al seno. Nei lattanti con coliche è stata osservata una maggiore prevalenza di clostridi e minore quantità di lattobacilli rispetto ai lattanti sani. Inoltre, anche le specie di lattobacilli sono risultate diversificate nel lattanti sani rispetto a quelle con coliche. Nessuna differenza significativa è stata invece riscontrata per quanto riguarda le Enterobacteriaceae e gli enterococchi, indicando quindi che il ruolo più importante è svolto proprio dai lattobacilli. Lactobacillus brevis e L.lactis lactis sono stati ritrovati solo nei lattanti con coliche, mentre L.acidophilus solo nei lattanti sani. L. brevis e L.lactis lactis sono specie eterofermentanti producenti, dalla fermentazione del glucosio, anidride carbonica ed alcool etilico, sostanze coinvolte nella patogenesi delle coliche gassose inducendo meteorismo e la distensione addominale tipiche di questa sindrome…