Gut-Brain Axis

Gut-brain axis

Si sta vedendo sempre di più che il microbiota intestinale è coinvolto in molti processi fisiologici e il controllo del microbiota a livello di composizione sembra poter essere utile anche per migliorare lo stato di salute in varie condizioni patologiche. Le molecole rilasciate dal microbiota influenzano la funzionalità dell’organismo ospite, ma anche lo stato fisiologico dell’ospite e le sue abitudini (alimentazione, stress ecc.) influenzano composizione e funzionalità del microbiota.

Microbiota intestinale e altre aree del corpo

Ci concentriamo sul microbiota intestinale, ma in realtà anche molti altri distretti del corpo presentano diverse specie batteriche. Ogni porzione di intestino ha un microbiota a sé stante, diverso da quello delle altre porzioni. Il numero di microorganismi è circa 10¹³/10¹⁴. Viene considerato un organo endocrino di tipo negletto. Vi sono oltre 1000 specie di microorganismi, in particolare proteobatteri, actinobacteria e fusobacteria ecc.

Modelli animali e studio del microbiota

Vari organismi hanno un microbiota intestinale. Si usa spesso il topo come modello, ma vi sono comunque differenze, anche notevoli, con l’uomo, quindi è difficoltoso lo studio. Si cerca di fare in modo di creare modelli con un microbiota più simile a quello umano in modo da poter traslare le scoperte e informazioni sull’uomo. Un’altra complicazione è anche nel regime alimentare dei modelli animali in quanto non è per niente analogo a quello umano, essendo totalmente standardizzato e quindi non avendo variabilità (gli animali sono alimentati praticamente esclusivamente con alimenti vegetali).

Colonizzazione intestinale e fattori influenzanti

La colonizzazione dell’apparato intestinale avviene inizialmente al momento del parto. Si è visto che vi è una differenza tra il microbiota dei bambini nati con parto naturale e quelli nati con parto cesareo. La composizione iniziale è sostanzialmente determinata dal passaggio nel canale vaginale al parto. Si è visto che vi è anche un microbiota pre-natale, che è influenzato dall’alimentazione materna. Anche l’allattamento influenza la costituzione del microbiota del bambino. I trattamenti antibiotici, soprattutto nel primo anno di vita, hanno un’influenza molto importante sullo sviluppo del microbiota. Molto importante è anche la fase dello svezzamento.

Quindi, il microbiota è influenzato in fase prenatale dall’alimentazione della madre ma anche dalle sue condizioni fisio-patologiche (alimentazione, stress, età...) dall’ambiente e da alcuni fattori genetici. Vi è dunque un’influenza dovuta all’ambiente esterno all’organismo ma anche quello interno. Nel microbiota di ogni individuo sono presenti determinati ceppi batterici che possono avere effetti positivi o negativi. Sono sempre tutti presenti ma cambiano le proporzioni relative tra di loro ed è ciò che determina l’effetto benefico o dannoso. Le varie condizioni e abitudini dell’individuo possono alterare tale composizione. Sono quindi tutti batteri simbionti e hanno un ruolo importante perché producono varie vitamine, intervengono nella modulazione del sistema immunitario, nel neurosviluppo e nella digestione.

Comunicazione tra intestino e sistema nervoso centrale

Vi è una comunicazione bi-direzionale tra intestino (e microbiota) e SNC. I batteri del microbiota producono neurotrasmettitori, SCFA, molecole che regolano la biosintesi di aa ecc. Tutte queste molecole possono attraversare l’epitelio intestinale e possono influenzare il sistema immunitario, ma entrando in circolo possono influenzare anche il SNC. Inoltre, il microbiota è connesso al SNC tramite il nervo vago che permette alle molecole rilasciate di raggiungere e agire sul SNC stesso.

Vi è poi una connessione con il sistema endocrino in quanto la regolazione ormonale può influenzare il microbiota sia agendo direttamente su di esso, sia agendo sulle cellule intestinali, immunitarie e muscolari (in particolare il cortisolo). Il nervo vago ha sia un ruolo afferente sia efferente nel gut-brain axis e sembra essere coinvolto nella regolazione dei processi infiammatori. Il microbiota può influenzare il metabolismo di molecole endogene che determinano la formazione di neurotrasmettitori, ma può anche direttamente sintetizzare sostanze neuromodulatorie.

Produzione di neurometaboliti

Tra i neurometaboliti, i batteri “buoni” producono neurotrasmettitori inibitori come il GABA. Si tratta di un’azione inibitoria benefica “rilassante” sul SNC. Vengono anche prodotti oppioidi e cannabinoidi. C’è anche un’influenza sul metabolismo degli acidi biliari che possono essere modificati dal microbiota intestinale ed agire poi legando alcuni recettori nucleari. L’attività del microbiota è influenzata molto dalla dieta, in particolare dall’assunzione di lipidi di origine animale. Anche trattamenti farmacologici o altri fattori come l’esposizione al freddo possono influenzare la composizione del microbiota.

Tra le molecole più interessanti prodotte dal microbiota ci sono neurotrasmettitori, citochine e SCFA.