Domande Qualità e sicurezza nei sistemi alimentari ed ecologia del microbiota umano

Effetti degli antibiotici sul microbiota intestinale

Nel caso degli antibiotici ad ampio spettro d'azione, è stato stimato che circa un terzo dei taxa batterici del microbiota intestinale possono essere influenzati, determinando una minore alfa-diversity e la modificazione delle abbondanze relative dei gruppi batterici, determinando ciò che viene definita disbiosi.

Solitamente, dopo l'assunzione di antibiotici, i gruppi batterici tornano ai livelli iniziali dopo qualche settimana o mese, tuttavia non è sempre vero, e alle volte si perdono membri del microbiota per sempre: questo ha un effetto importante soprattutto nell'infanzia.

Tra gli effetti a breve termine possiamo riscontrare: diarrea associata ad antibiotici, maggiore suscettibilità alle infezioni, maggiore resistenza agli antibiotici e diminuzione degli acidi grassi a corta catena nel lume intestinale.

Gli effetti a lungo termine sono ancora poco noti, ma sono state osservate associazioni specialmente nell'infanzia riguardanti lo...

sviluppo di: obesità e sindrome metabolica, malattie infiammatorie (Crohn) e malattie autoimmuni (atopia). Tutti questi studi suggeriscono l'esistenza di una "finestra di opportunità" per la programmazione microbica dell'ospite nel periodo neo/perinatale. 7. Funzioni dell'appendice È stato osservato che la mucosa dell'appendice vermiforme è costituita principalmente da tessuto linfatico, e che essa ospita una ampia diversità microbica che include molti batteri associati al microbiota intestinale considerati benefici (Bacteroides, Lactobacillus, Bifidobacterium). Ciò porta all'ipotesi che l'appendice sia una struttura in grado di mantenere una ricca riserva di batteri intestinali organizzati in un biofilm connesso alla mucosa. È stato osservato inoltre che l'appendice gioca un ruolo nella protezione dalle infezioni di Clostridium difficile: questa si verifica spesso negli ospedali a seguito di interventi chirurgici o trattamenti antibiotici.

somministrazione di antibiotici, con perdita dell'effetto barriera in grado di ostacolare i ceppi resistenti. C.difficile produce una tossina che causa gonfiore, dolore addominale e diarrea, ese l'infezione non viene curata per tempo si ha la formazione di una pseudomembrana che deve essere rimossa chirurgicamente, pena la morte. L'appendice in questo caso funge da "safe house" per il microbiota, ripristinando in maniera più rapida l'effetto barriera tramite ripopolazione dell'intestino.

8. Cos'è il trapianto di microbiota fecale

Il trapianto di microbiota fecale (FMT) consiste nel trasferimento dei microrganismi presenti nelle feci di un individuo donatore sano nell'intestino di un soggetto avente una specifica problematica correlabile a una disbiosi intestinale. Il protocollo per la realizzazione del FMT prevede le seguenti fasi:

• Preparazioni del donatore: trattamento con lassativi (verifica assenza agenti infettivi batterici
1. Preparazione del campione fecale del donatore: raccolta, diluizione, omogeneizzazione, filtrazione (da usare entro 24 ore dalla raccolta)
2. Preparazione del ricevente: lavaggio intestinale
3. Somministrazione attraverso clistere, colonscopia o intubazione naso-gastrica o naso-duodenale

Date le implicazioni etico-sanitarie, si sta pensando di utilizzare feci sintetiche o l'autotrapianto come terapie alternative.

9. Quali sono le attività negative del microbiota?

Enzimi batterici come b-glucuronidasi, nitroreduttasi, azoreduttasi, 7-alfa-deidrossilasi e colesterolo deidrogenasi possono mediare la formazione di composti mutageni, cancerogeni, promotori dell'insorgenza di tumori a livello gastrointestinale. La Nitroreduttasi riduce il gruppo nitro di molti composti alla corrispondente idrossilammina: alcuni composti finali (ammine aromatiche) e intermedi di queste reazioni sono mutageni e cancerogeni. La Azoreduttasi riduce molecole azoiche, producendo gruppi amminici.

La Colesterolo deidrogenasi riduce il colesterolo, che porta alla formazione di coprostanone, cancerogeno. La beta-glucuronidasi rilascia il gruppo coniugato di ammina eterocicliche cancerogene introdotte con la dieta, aumentando la genotossicità. La 7-alfa deidrossilasi trasforma l’acido colico in acido deossicolico e l’acido chenodesossicolico in acido litoclico (poco solubile ed epatotossico). È stata ipotizzata un’attività cancerogena da parte degli acidi biliari secondari.

10. Relazione Lipidi-Tumore epatico

Uno studio ha mostrato come i topi sottoposti ad una dieta ad alto tenore di grassi (HFD) sviluppassero tumore al fegato (carcinoma epatocellulare associato all’obesità, HCC). Il circolo enteroepatico dell’acido deossicolico (DCA) induce un fenotipo secretorio senescenza-associato (SASP) nelle cellule stellate epatiche, le quali di conseguenza secernono vari fattori infiammatori e promotori dell’insorgenza di tumori nel fegato.

Lo studio dimostra che una HFD induce un cambiamento nel microbiota che porta ad un aumento del gene codificante per la 7-alfa-deidrossilasi, che determina un aumento di DCA. Il trattamento con vancomicina è in grado di ridurre il gene e i livelli di DCA, e anche di impedire lo sviluppo dei tumori HCC. Riassumendo: un'elevata introduzione di grassi con la dieta causa un aumento di batteri con enzima 7-alfa-DH, con produzione di DCA epatotossico che causa tumore epatico.

11. Relazione Sale-Ipertensione

L'assunzione elevata di sale è correlata alle malattie cardiovascolari, in particolare l'effetto si riscontra sulla pressione arteriosa che aumenta. Alcuni studi suggeriscono il coinvolgimento del sistema immunitario: in particolare, l'interleuchina 17 (IL17A) prodotta dai linfociti T CD4+ helper può favorire l'ipertensione. È stato condotto un esperimento dove due gruppi di topi sono stati alimentati con dieta salina normale (NSD) e HSD.

stessa quantità di cibo: la concentrazione batterica non era differente, ma alcune OTU erano diminuite con la HSD, in particolare il genere Lactobacillus. È stato identificato il batterio L.murinus, molto sensibile al sale, e si è verificato il trattamento con esso diminuiva l'ipertensione sperimentale sensibile al sale: questo è possibile perché i lattobacilli metabolizzano il triptofano producendo metaboliti dell'indolo, i quali prevengono la generazione di cellule Th17. Riassumendo: un alto consumo di sale causa perdita di lattobacilli, e di conseguenza una ridotta produzione di indoli, causando un aumento delle cellule Th17 proinfiammatorie, causando ipertensione.

12. Relazione Fibra-Polipi intestinali-Carcinogenesi: È stato osservato che topi privi del recettore Gpr109a sviluppavano polipi intestinali quando trattati con AOM (agente cancerogeno) e DSS (generatore di infiammazione). Gpr109a è il recettore per butirrato e niacina, due

Metaboliti dei batteri intestinali, ed è codificato dal gene Niacr1: si ipotizza che i batteri intestinali siano coinvolti nel fenotipo. Dall'analisi del microbiota intestinale è emerso che l'assenza di Gpr109a porta ad un aumento dei batteri della famiglia delle Prevotellaceae, dimostrati essere patobionti correlati con l'infiammazione intestinale. Il trattamento antibiotico ha portato ad una riduzione dei tumori nei topi senza Niacr1 ed un aumento nei topi di controllo: pertanto l'assenza di Gpr109a porta ad un microbiota "cancer promoting". Essendo butirrato e niacina due metaboliti prodotti dal microbiota a seguito della fermentazione della fibra, è stato osservato in un esperimento successivo che topi predisposti (con mutazione che fa sviluppare spontaneamente polipi) che seguivano una dieta senza fibre (FF) sviluppavano polipi, e il trattamento con niacina era sufficiente per controbilanciare l'effetto della dieta FF.

Riassumendo: una dieta senza fibre può promuovere la carcinogenesi, poiché impedisce la produzione da parte del microbiota intestinale di butirrato e niacina, che svolgono un ruolo fondamentale per permettere all'ospite di operare quelle risposte immunitarie a livello intestinale necessarie all'asoppressione dell'infiammazione che promuove la carcinogenesi. 13. Fibre solubili raffinate e cancro al fegato Data l'idea che le fibre solubili apportassero benefici a livello intestinale, è stato effettuato uno studio nel quale a topi con obesità spontanea da alterato microbiota hanno è stata somministrata una dieta con alti livelli di inulina: per un sottogruppo di topi la dieta è stata in grado di prevenire le complicanze associate all'obesità, tuttavia sono stati rilevati alti livelli di bilirubina sierica, indicatrice di disfunzione epatica. L'esperimento è stato prolungato per altri 6 mesi, con comparsa di

cancro al fegato. Risultati analoghi sono stati riscontrati anche con pectina e frutto-oligosaccaridi. Un esperimento analogo ha mostrato che il cancro al fegato non si sviluppava se i topi seguivano una dieta ricca di alimenti integrali naturali o contrattamento con antibiotici. Lo studio suggerisce che l'integrazione con fibresolubili raffinate comporta una modificazione del microbiota connesso ad un eccesso di fermentazione intestinale, e ad un'elevata produzione di butirrato, che appaiono coinvolti nell'insorgenza di tumori epatici.

14. Relazione Carnitina/Colina-Arteriosclerosi

Le molecole carnitina, acetil-carnitina, colina e fosfatidil-colina sono introdotte in grandi quantità con la dieta o con integratori. La carnitina ha un ruolo importante per quanto riguarda il trasporto degli acidi grassi, la colina è essenziale per la costruzione delle membrane cellulari e dei neurotrasmettitori aminici. Tuttavia entrambe le molecole sono convertite in

trimetilammina (TMA), che nel fegato viene convertita in trimetilammina-N-ossido (TMAO) ad opera della flavin-monossigenasi. Alcuni studi hanno recentemente correlato la colina e la carnitina all'aumento dell'arteriosclerosi, dal momento che la TMAO da esse generata ha due effetti ad essa collegati: TMAO riduce i livelli di RTC (reverse cholesterol transport) e rallenta la sintesi di acidi biliari, come conseguenza abbiamo più colesterolo libero in circolo.

15. Relazione Dolcificanti artificiali-Intolleranza al glucosio

I dolcificanti artificiali non calorici (NAS) sono stati introdotti nell'ultimo secolo per conferire gusto dolce senza l'apporto calorico dei dolcificanti tradizionali. Diversi studi hanno mostrato un effetto positivo sulla risposta glicemica, mentre altri hanno evidenziato il contrario. Per verificare l'effetto dei NAS sono stati somministrati formulati di diversi NAS nell'acqua destinata a un gruppo di topi, mentre ad altri sono stati

somministrati glucosio e saccarosio sempre in acqua. Dopo 11 settimane