Ecologia del microbiota umano

MICROBIOTA ORALE

La cavità orale è il portale d'ingresso del tratto gastrointestinale e i microrganismi che vi risiedono sono componenti essenziali nell'equilibrio tra salute e malattia, non solo a livello locale, ma anche a livello sistemico. All'interno della cavità orale di un adulto si possono trovare batteri, archea, funghi, protozoi e virus, ognuno con un ruolo particolare, che interagiscono fortemente tra loro e con l'ospite.

Questi diversi gruppi microbici sono coevoluti con l'ospite per assemblare l'attuale ecosistema orale. Il genere dominante fra i microrganismi del microbiota orale è Streptococcus, tuttavia le specie presenti sono estremamente variabili da un individuo all'altro.

La colonizzazione microbica intrauterina del feto è una ipotesi scientifica recente e dibattuta; in tale contesto, è interessante ricordare che è nota da molto tempo l'associazione tra la malattia

parodontaledella madre e l'aumento del rischio di parto pretermine e bambini con basso peso alla nascita. Lamodalità di parto influenza il microbiota orale del bambino: a 3 mesi di età, i bambini nati per viavaginale hanno una maggiore diversità tassonomica nel microbiota orale rispetto ai bambini nati conparto cesareo. Il microbiota orale della madre rappresenta la fonte più importante di microbiota oraledei neonati e dei bambini piccoli, anche se le modalità di questa trasmissione verticale non sono bennoti. L'allattamento al seno rappresenta una fonte importante di microrganismi per il microbiota orale.In accordo a ciò, è stata trovata una altissima abbondanza di Streptococcus spp. sia nel latte maternoche nella saliva infantile. Inoltre, è stato dimostrato che il microbiota della saliva differisce tra neonatidi 3 mesi allattati al seno e allattati con latte artificiale. Uno studio ha evidenziato che i

bambiniallattati al seno sono meno colpiti dalla carie dentale rispetto ai bambini allattati al biberon, suggerendo che l'allattamento al seno può proteggere dalla carie dentale nella prima infanzia. Nel post-parto, i colonizzatori più frequenti della cavità orale sono i membri del genere Streptococcus. Già intorno ai 5 mesi, il microbiota orale del bambino è costituito principalmente da batteri appartenenti ai seguenti generi Streptococcus (Firmicutes), Haemophilus (Proteobacteria), Neisseria (Proteobacteria) e Veillonella (Firmicutes). L'eruzione dei primi denti e lo sviluppo delle fessure gengivali consentono a microrganismi anaerobi stretti di entrare a far parte dell'ecologia orale sana. È importante notare che, in questa fase, i bambini presentano una maggiore diversità microbica, ma un carico microbico inferiore rispetto agli adulti. Man mano che il bambino cresce, le comunità microbiche sono influenzate da

cambiamenti naturali dell'habitat orale, come il cambiamento dalla dentizione decidua a quella permanente, nonché dall'ingestione di cibo, il contatto con altri adulti e bambini, l'interazione con animali domestici, le abitudini igieniche.

Il microbiota orale è risultato essere uno dei microbioti più complessi in termini di ricchezza di specie del corpo umano, nonché il microbiota più stabile e con la più elevata diversità alfa (sia in ricchezza che in eveness). La maggioranza degli individui presenta gli stessi generi di microrganismi nella cavità orale. Nonostante tali aspetti comuni, il microbiota orale ha una composizione specifica per ciascuna persona, soprattutto nei livelli tassonomici più bassi.

Il microbiota orale è uno dei più ricchi e complessi del nostro corpo. Quando si parla di microbiota orale si distinguono, secondo lo Human Microbiome Project, 9 habitat differenti: (1) la mucosa buccale,

(2) il palato duro, (3) la gengiva cheratinizzata, (4) le tonsille palatine, (5) la saliva, (6) la placca subgengivale, (7) la placca sopragengivale, (8) la mucosa faringea, (9) il dorso della lingua. La presenza di microorganismi a livello tonsillare è esemplificativa dello stretto rapporto tra microbioma, alimenti e salute. Fra i siti orali, un'attenzione particolare dev'essere posta alla superficie dentale, in quanto solida. Il microbiota, in bocca si costituisce come biofilm, una comunità strutturata di cellule microbiche racchiuse in una matrice polimerica principalmente polisaccaridica solitamente prodotta dai batteri stessi. La matrice permette l'adesione e proliferazione delle cellule microbiche che formano comunità strutturate dove le singole cellule svolgono ruoli differenti. Il biofilm per eccellenza a livello orale è rappresentato dalla placca. La placca dentale è il biofilm più strutturato e organizzato che ci sia nel corpo umano.

Il nostro corpo per un motivo prevalente: non sostituiamo i nostri denti così velocemente come sostituiamo le cellule epiteliali; inella superficie interna di una guancia, sul palato o nell'intestino sono destinatibiofilm che si creanoa essere cambiati/eliminati facilmente. La superficie del dente, invece, è una superficie abiotica, sulla quale avvengono una serie di eventi spontanei inizialmente non biologici, ma chimico-fisici, che determinano la formazione della placca. Questo fenomeno si ha da quando spuntano i primi denti.

La formazione della placca è spontanea e coinvolge microrganismi veicolati dalla saliva. La struttura della placca è quella classica del biofilm, nel quale ritroviamo una matrice extracellulare formata sia da prodotti batterici che da proteine e glicolipidi prodotti dalle cellule della gengiva e/o presenti nella saliva. Nella placca sono inoltre presenti sali contenenti il calcio e il fosforo che partecipano ai processi di calcificazione.

In questo ambiente non vengono solo "intrappolati" i batteri, ma anche cellule eucariote quali le cellule epiteliali, macrofagi e leucociti. Ci sono studi che correlano la presenza di batteri orali a problemi intestinali, perché ci sono delle problematiche di crescita eccessiva di batteri nei piccolo intestino che, andando a vedere quali sono (mediante ad esempio endoscopie, posso prelevare un pezzettino di ileo), si è visto che ce ne sono moltissimi di origine orale e si cerca di correlare una disbiosi orale (il fatto di avere protesi dentarie quindi materiale estraneo) determinano cambiamenti della presenza di batteri che puoi andare a ritrovare inaspettatamente nell'intestino e avere qualche problematica funzionale.

Formazione della placca

In un primo momento si assiste al "condizionamento" della superficie del dente mediante la deposizione di glicoproteine derivanti dalla saliva. Su queste, che formano una pellicola, rimangono sostanze quali il lisozima,

l’amilasi, immunoglobuline α, proteine ricche in prolina e incluse altre l’albumina. A questa superficie “condizionata” aderiscono i colonizzatori primari, solitamente batteri Gram +, delle specie Streptococcus sanguinis, Streptococcus mutans e Actinomyces viscosus. I colonizzatori primari cominciano a moltiplicarsi mentre nell’arco di 1-3 si aggiungono altre specie, colonizzatori secondari, quali Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia e Capnocytophaga (tutti Gram -). I colonizzatori terziari, infine, intervengono solo dopo una settimana dalla formazione della placca. Queste popolazioni sono rappresentate da specie Gram - quali Porphyromonas gingivalis, Campylobacter rictus, Eikella corrodens, Actinobacillus actinomycetemcomitans e spirochete del genere Treponema. Queste associazioni non sono dettate solo da interazioni strutturali, ma anche da rapporti funzionali fra le diverse popolazioni. Ad esempio, Fusobacterium produce tiamina (vitamina B1) e.

isobutirrato che possono essere usati come fattori nutrizionali dall'espirochete. D'altra parte, Campylobacter spp. produce l'acido succinico, che può essere usato come fattore di crescita da Porphyromonas gingivalis. I colonizzatori terzi sono patobionti; i microorganismi Gram - sono tendenzialmente più pro-infiammatori dei Gram + per la presenza dell'ipopolisaccaride (endotossina). La formazione della placca non è da intendersi come promotrice della cariogenesi ma, al contrario, protegge lo smalto. È ormai noto che soggetti adulti che non hanno mai avuto carie hanno una produzione di placca maggiore della media. Ci sono meccanismi che rendono facilmente un biofilm più prono a sviluppare carie o malattie odontoiatriche; tali meccanismi sono spesso mediati dall'alimentazione, ma anche da altri fattori come la disfunzione salivare, l'esposizione al fluoro, il fumo e l'igiene orale. In particolare, il saccarosio alimentare fornisce

un substrato per la sintesi diacidi organici (fermentazione lattica) da parte di microrganismi acidogeni e per la produzione dipolisaccaridi extracellulari (in particolare la prodizione di EPS da parte di S. mutans). La produzionedi acidi consente un maggiore sviluppo dei batteri acido tolleranti, a loro volta acido produttori.Questo risulta nella formazione di un biofilm strutturato e nella diminuzione della diversità microbica.A contatto con il dente si forma un biofilm molto acido, denso e ricco di EPS (tartaro). Se il biofilmnon viene rimosso, condizioni persistenti a basso pH all'interfaccia dente-biofilm spostano il bilanciodi demineralizzazione-remineralizzazione verso la perdita netta di minerali dallo smalto dei denti,22portando allo sviluppo di una lesione cariosa. Ci sono meccanismi endogeni di controllo dell'acidità;uno dei principali colonizzatori della nostra saliva e delle nostre mucose è Streptococcus salivarius,è un enzima chetrasforma l'urea e la utilizza producendo ammoniaca, batterio ureasi positivo. Ureasialzando il pH, questo meccanismo tende a riequilibrare il pH quando si abbassa troppo. Quindi la formazione di un biofilm cariogenico è dipendente dalla nostra dieta, dal contenuto di saccarosio, dalla presenza di S. mutans. Gli edulcoranti sono innocui per quanto riguarda il processo di cariogenicità, ma hanno effetti a livello intestinale. È stata dimostrata una connessione tra presenza di nitrati e nitriti a livello orale (produzione microbica) ed emicrania. Numerosi batteri che contribuiscono alla formazione della placca e che possono promuovere l'insorgenza della carie sono definibili come patobionti. I patogeni sono classificati come microrganismi in grado di causare danni all'ospite attraverso specifici fattori di virulenza che comprendono, ad esempio, la produzione di tossine o fattori di adesione e invasione delle cellule epiteliali. Il termine di patobionte.

è impiegato per descrivere batteri commensali e innocui che possono diventare ostili in circostanze specifiche. Una condizione di disbiosi è tipicamente quella in cui i patobionti possono espandersi.