Ecologia del microbiota umano

CONCLUSIONI

Questo studio indica che la dieta povera in carboidrati accessibili per il microbiota (MAC) induce un cambiamento nel microbiota (riduzione della diversità e perdita di Bacteroidales) e nel microbioma (riduzione di numerose glicosil idrolasi). Il microbiota alterato, inoltre, è mantenuto nelle generazioni successive, e non torna allo stato iniziale a seguito della reintroduzione dei MAC.

Questo studio suggerisce due importanti considerazioni (la conferma in uomo richiede ulteriori studi!):

1. Una dieta povera in fibre determina impoverimento del microbiota, con perdita di gruppi tassonomici batterici che non possono essere recuperati reintroducendo la fibra nella dieta (nei topi → negli uomini non si sa)
2. Il microbioma è trasferito verticalmente alla progenie

Effetto della dieta sul microbiota intestinale - caso studio

Caso studio su bambini italiani e quelli del Burkina Faso → queste due popolazioni di bambini offrono un interesse modello per

Lo studio si occupa dell'impatto di molte variabili ambientali sul microbiota intestinale.

La dieta dei bambini inclusi nello studio è la seguente:

• Burkina Faso: povera in grassi e proteine animali, ricca in amido, fibre e polisaccaridi delle piante. La dieta è prevalentemente vegetariana con alimenti completamente prodotti localmente, come cereali (miglio e sorgo), legumi e vegetali. I bambini vengono allattati al seno fino ai due anni di età.
• Bambini europei: nutriti con latte materno fino a 1 anno e alimentati con una tipica dieta dei paesi occidentali. La dieta è ricca in proteine animali, zucchero, amido e grassi, e povera in fibra.

Alcuni dei bambini di entrambi i gruppi sono stati alimentati solo con latte materno.

Il microbiota dei bambini alimentati esclusivamente con allattamento al seno è molto simile tra i due gruppi. La dieta influenza il microbiota intestinale al di sopra di altre variabili come specie e ambiente.

I bambini africani contengono generi microbici in grado di usare bene la fibra.

(grazie aspecifici enzimi) producendo elevate quantità di acidi grassi a corta catena→ estrazionemigliore di energia dalla fibra, generalmente indigeribile.

Il microbiota è co-evoluto con i bambini del Burkina Faso.

CONCLUSIONI

Il microbiota intestinale coevolve con l'ospite umano

• La dieta, in particolare i carboidrati, sono i principali promotori della coevoluzione
• tra microbiota intestinale e ospite umano

Quali conseguenze può avere, nel mondo occidentale, la capacità del microbiota di coevolvere? - caso studio sull'interazione tra microbiota intestinale e obesità

PRIMO CASO

Al fine di determinare se il microbiota e il suo contenuto in geni (microbioma) fossero un fattore che contribuisce all'obesità, è stato caratterizzato l'ecosistema microbico del cieco di topi geneticamente obesi (ob/ob) e dei loro fratelli magri (+/+ o ob/+) attraverso 16SrRNA gene profiling e sequenziamento shotgun del DNA

metagenomico. Nei topi obesi era elevato il contenuto in Firmicutes e il loro metagenoma era ricco in geniche codificano per il trasporto e la metabolizzazione dei carboidrati non digeribile delladieta. L'analisi biochimica conferma che il microbioma dei topi obesi possiede una maggiore capacità di recuperare energia dalla dieta. Successivamente hanno raccolto il microbiota del cieco di topi obesi e lo hanno impiantato in topi germ-free ed è stato visto un incremento percentuale del grasso corporeo → il microbiota intestinale associato all'obesità ha una maggiore (e trasmissibile) capacità di indurre l'accumulo di grasso.

SECONDO CASO

Per investigare la relazione tra l'ecologia microbica intestinale ed il grasso corporeo negli esseri umani hanno sottoposto 12 persone obese a una di due possibili diete ipocaloriche:

1. dieta povera in grassi (FAT-R)
2. dieta povera in carboidrati (CARB-R)

La composizione del loro microbiota intestinale e

stata quindi monitorata durante un anno attraverso il sequenziamento dei geni 16S rRNA ottenuti da campioni fecali→ correlazione tra perdita di peso e l’ecologia microbica intestinale: La proporzione relativa di Bacteroidetes è minore negli obesi rispetto ai soggetti magri e questa proporzione incrementa progressivamente con la perdita di peso che è stata ottenuta con entrambe le diete ipocaloriche. La manipolazione mirata del microbiota intestinale può rappresentare un approccio per il trattamento dell’obesità.

TERZO STUDIO: La predisposizione di un microbiota intestinale di promuovere l’obesità è trasferibile anche da uomo a topo, come evidenziato in uno studio del 2013, in cui è stato trapiantato il microbiota fecale umano da ciascun membro di coppie gemelle (sia mono- sia dizigoti) discordanti per l'obesità, in gruppi separati di topi germ-free→ i componenti batterici dei gemelli obesi hanno trasmesso un

aumento significativamente maggiore della massa corporea e dell'adiposità rispetto a quelli dei gemelli magri.

CONCLUSIONI

Il microbiota intestinale può contribuire all'obesità attraverso il seguente meccanismo:

• fermentazione microbica di polisaccaridi della dieta non digeribili dall'ospite
• successivo assorbimento dei monosaccaridi e degli SCFA
• conversione degli SCFA ad acidi grassi a lunga catena e loro esterificazione con glicerolo a formare trigliceridi nel fegato

induce cambiamenti metabolici attraverso meccanismi connessi alla modulazione delle risposte immunitarie e dell'espressione genica nell'ospite

Obesità, resistenza insulinica, sindrome metabolica e microbiota intestinale - caso studio

Gli acidi grassi a catena corta, soprattutto l'acetato, contribuiscono allo sviluppo dell'obesità → l'acetato attiva il sistema nervoso parasimpatico che promuove:

• Secrezione di grelina

Iperfagia• Aumento immagazzinamento energetico come grasso→ maggiore secrezione• insulinica stimolata dal glucosio

Obesità•Alcuni studi suggeriscono che è l’attività del microbiota nel suo insieme, e non singoli microrganismi, ad essere correlabile all’obesità. Altri studi, però, suggeriscono l’importanza di singoli batteri come, ad esempio, Akkermansia muciniphila.

Akkermansia muciniphilaGli individui obesi e con diabete di tipo 2 differiscono da individui magri e sani nell’abbondanza di alcune specie microbiche intestinali quali Akkermansia muciniphila, (Gram negativo) un batterio in grado di degradare la mucina, che è stato inversamente associato al grasso corporeo e all'intolleranza al glucosio→ i soggetti aventi una maggiore abbondanza di Akkermansia muciniphila mostravano uno stato metabolico più sano in particolare nei riguardi del glucosio plasmatico a digiuno, dei trigliceridi.

plasmatici e della distribuzione del grasso corporeo.

In conclusione, Akkermansia muciniphila è associata ad uno stato metabolico più sano e migliori risultati dopo la restrizione calorica in adulti sovrappeso/obesi.

La somministrazione di Akkermansia muciniphila ai topi evita lo sviluppo dell'obesità e delle complicanze associate.

La capacità di Akkermansia muciniphila di ridurre lo sviluppo di massa grassa e la resistenza all'insulina è data da una specifica proteina isolata dalla sua membrana esterna che migliora la barriera intestinale. Preparazioni di A. muciniphila e della sua proteina sono allo studio nell'uomo come opzione terapeutica nei riguardi di obesità e disturbi associati.

Il microbiota intestinale è coinvolto nell'insorgenza del sovrappeso nei bambini?

Questo studio mostra che l'assunzione di antibiotici nell'infanzia è associato ad un più alto rischio di sovrappeso in futuro;

ciò suggerisce che il microbiota intestinale ha una certa capacità di ripristino dopo l'assunzione di antibiotici. Tuttavia, negli individui più giovani, come i bambini, questa capacità di ripristino potrebbe essere compromessa, portando a alterazioni metaboliche a lungo termine. È importante notare che gli antibiotici ad ampio spettro possono influenzare una vasta gamma di batteri nel microbiota intestinale, causando una riduzione della diversità batterica. Questo può avere un impatto significativo sul metabolismo e sulle funzioni fisiologiche umane. Inoltre, i trattamenti antibiotici non influenzano solo la composizione tassonomica del microbiota intestinale, ma anche l'espressione genica. Ciò significa che possono influenzare i processi metabolici e le funzioni fisiologiche a livello cellulare. È importante considerare questi effetti quando si prescrivono antibiotici, soprattutto ai bambini, al fine di minimizzare le potenziali conseguenze a lungo termine sullo stato metabolico e sulla salute generale.malattie e alle infezioniEFFETTI A LUNGO TERMINEAlterazioni persistenti della composizione del microbiota intestinale:• riduzione della diversità microbica• perdita di specie batteriche benefiche• aumento di specie batteriche potenzialmente dannoseImpatto sulla salute dell’ospite:• aumento del rischio di malattie metaboliche come l’obesità e il diabete• aumento del rischio di malattie infiammatorie intestinali• aumento del rischio di allergie e malattie autoimmuni• compromissione del sistema immunitario e dell’efficacia delle vaccinazionil tratto intestinale durante l'infanzia è un processo fondamentale per lo sviluppo e la salute dei bambini. Uno dei gruppi batterici più importanti durante questa fase è rappresentato dai bifidobatteri, che sono dominanti nel microbiota dei bambini allattati al seno. I bifidobatteri svolgono un ruolo chiave nel mantenimento dell'equilibrio del microbiota intestinale e nella protezione contro l'infezione da patogeni. Inoltre, producono acidi organici a catena corta che favoriscono la salute dell'intestino e contribuiscono alla corretta digestione e assorbimento dei nutrienti. Durante l'infanzia, l'uso di antibiotici può alterare la composizione del microbiota intestinale, riducendo la presenza di bifidobatteri e favorendo la crescita di batteri potenzialmente dannosi. Questo può avere conseguenze negative sulla salute dei bambini a lungo termine. Studi recenti hanno evidenziato una correlazione tra l'uso di antibiotici durante l'infanzia e lo sviluppo di obesità, sindrome metabolica, malattie infiammatorie come il morbo di Crohn, malattie autoimmuni e atopia. Questi effetti a lungo termine sono ancora oggetto di studio, ma è importante considerare l'impatto che l'uso indiscriminato di antibiotici può avere sulla salute dei bambini. Pertanto, è fondamentale adottare strategie per preservare e promuovere la salute del microbiota intestinale durante l'infanzia. Ciò può essere fatto attraverso l'adozione di una corretta alimentazione, l'uso razionale degli antibiotici solo quando necessario e l'implementazione di interventi dietetici mirati alla modulazione del microbiota intestinale. In conclusione, il microbiota intestinale durante l'infanzia svolge un ruolo cruciale nello sviluppo e nella salute dei bambini. L'uso indiscriminato di antibiotici può alterare questa comunità batterica, con possibili conseguenze negative sulla salute a lungo termine. Pertanto, è importante adottare strategie per preservare e promuovere la salute del microbiota intestinale durante l'infanzia.