L’insieme dei microrganismi che convivono dentro di noi, in modo particolare nell’intestino, è fondamentale, poiché quando esiste un equilibrio tra loro, insieme ai loro geni e alle sostanze che producono, svolgono funzioni fondamentali per il mantenimento della salute.
I ceppi che compongono questo insieme variano da persona a persona, proprio come le impronte digitali.

Microbiota e microbioma: definizione

Solitamente con microbiota si intende l'insieme di microrganismi vero e proprio, mentre con il termine microbioma si fa riferimento al patrimonio genetico del microbiota.
Un’esatta definizione riportata dal NEJM(2016) è:

• Microbiome is the collection of all genomes of microbes in an ecosystem
• Microbiota is the microbes that collectively inhabit a given ecosystem.

I due termini vengono purtroppo utilizzati molte volte “indifferentemente”.

Fino al 2000 pochi studi su microbiota e microbioma … oggi invece proliferano. Perchè?

Per comprendere come lo studio del microbiota – microbioma sia sempre più al centro dell’attenzione, basta notare che le pubblicazioni indicizzate in PubMed sono passate da 76 nel 2000 a 10.978 nel 2018 e raggiungono già quota 10.329 nel 2019 (rilevazione del 10 settembre 2019).

Gli studi sono identificabili con la ricerca: ("microbiota"[MeSH Terms] OR "microbiota"[All Fields] OR "microbiome"[All Fields])

Per meglio focalizzare il tema, nello studio The Human Microbiota in Health and Disease(non indicizzato in PubMed) gli autori si concentrano sulle interazioni tra il microbiota umano e l'ospite, al fine di fornire una panoramica del ruolo dei microrganismi nei processi biologici di base e nello sviluppo e la progressione delle principali patologie.

L’asse microbiota-intestino-cervello e il legame microbioma-cancro

Nell’intestino umano è presente il cosiddetto microbiota intestinale, un sottoinsieme del più generale microbiota, ma certamente il più ricco e importante.
In The Human Intestinal Microbiome in Health and Diseasepossiamo avere una sintesi dell’importanza del microbiota intestinale. Sono riportate e commentate le descrizioni di:

• Gut Microbiota across the Ages
• Influences on the Gut Microbiota
• Dysbiosis of Gut Microbiota
• Therapeutic and Preventive Opportunities
• Dietary Interventions Targeting Gut Microbiota”

Negli ultimi 15 anni, come evidenziato in The Microbiota-Gut-Brain Axis, l’attenzione si è focalizzata sul microbiota (trilioni di microrganismi all'interno e sui nostri corpi) come uno dei principali regolatori della funzione cervello-intestino ed ha portato al riconoscimento di un distinto asse microbiota-intestino-cervello.
Il microbiota e il cervello comunicano tra loro attraverso varie vie tra cui il sistema immunitario, il metabolismo del triptofano, il nervo vago e il sistema nervoso enterico, coinvolgendo metaboliti microbici come acidi grassi a catena corta, aminoacidi a catena ramificata e peptidoglicani.

Molti fattori possono influenzare la composizione del microbiota nei primi anni di vita, tra cui infezioni, modalità di parto, uso di farmaci antibiotici, stress ambientali e genetica dell'ospite. All'altro estremo della vita, la diversità microbica diminuisce con l'invecchiamento. Lo stress può avere un impatto significativo sull'asse del microbiota-intestino-cervello in tutte le fasi della vita. Molti studi recenti hanno considerato il microbiota intestinale in molte condizioni tra cui autismo, ansia, obesità, schizofrenia, morbo di Parkinson e morbo di Alzheimer. I modelli animali sono stati fondamentali nel collegare la regolazione dei processi neurali fondamentali.
Inoltre, sono in corso studi traslazionali sull'uomo che miglioreranno notevolmente il campo.
Gli studi futuri si concentreranno sulla comprensione dei meccanismi alla base dell'asse microbiota-intestino-cervello e tenteranno di chiarire l'intervento a base microbica e le strategie terapeutiche per i disturbi neuropsichiatrici.

The Human Microbiome and Cancerci fa invece riflettere sul fatto che i nostri corpi sono continuamente esposti a cellule microbiche, compresi i metaboliti tossici. La circolazione di metaboliti tossici può contribuire all'insorgenza o alla progressione del cancro in luoghi distanti da dove risiede un particolare microbo. Inoltre, i microbi possono migrare in altre posizioni del corpo umano e associarsi allo sviluppo del tumore. Diversi studi caso-controllo di metagenomica suggeriscono che la disbiosi nel microbiota commensale è anche associata a disturbi infiammatori e vari tipi di cancro in tutto il corpo.
Sebbene il microbioma influenzi la carcinogenesi attraverso meccanismi indipendenti dall'infiammazione e dal sistema immunitario, il legame più riconoscibile è tra il microbioma e il cancro attraverso il sistema immunitario, poiché il microbiota residente svolge un ruolo essenziale nell'attivazione, nell'addestramento e nella modulazione della risposta immunitaria dell'ospite. La disregolazione immunologica probabilmente fornirà spiegazioni meccanicistiche su come il nostro micro bioma influenza lo sviluppo del cancro e le terapie correlate.
Possibili connessioni tra microbioma e patologie oncologiche, sono delineate anche in The Influence of the Gut Microbiome on Cancer, Immunity, and Cancer Immunotherapy.

Microbiota intestinale e dieta

Come evidenzia la review Interplay between food and gut microbiota in health and diseasei numerosi microrganismi che colonizzano il tratto gastrointestinale umano svolgono ruoli chiave in relazione alla digestione e all'assorbimento dei componenti dietetici. Biotrasformano i componenti alimentari e producono metaboliti, che in combinazione con i componenti alimentari modellano e modulano il sistema immunitario ospite e le risposte metaboliche. Reciprocamente, la dieta modula la composizione e la capacità funzionale del microbiota intestinale, che successivamente influenza i processi biochimici dell'ospite stabilendo un sistema di reciproca interazione e interdipendenza. I macronutrienti, le fibre, i polifenoli e i prebiotici sono fattori chiave che modellano la composizione del microbiota intestinale. In particolare, gli acidi grassi a catena corta prodotti da fibre ingerite e metaboliti del triptofano sono fondamentali per modulare le risposte immunitarie dell'ospite.
Poiché le interazioni reciproche tra dieta, ospite e microbiota sono personali, la comprensione di questa complessa rete di interazioni richiede un nuovo uso di grandi set di dati e l'implementazione di algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale. La review vuole dare una base per future indagini su come le interazioni tra i componenti degli alimenti e il microbiota intestinale possano influenzare o persino determinare la salute umana e le malattie.

Per la connessione con i disturbi del comportamento alimentare (DCA), ricordiamo solo due studi recenti: Gastrointestinal alterations in anorexia nervosa: a systematic reviewe The Microbiome and Eating Disorders.

Un altro studio che focalizza l’attenzione sull’interazione tra microbioma e tumori è Nutrition and Cancer in the Microbiome Era. Gli autori riportano che, sebbene l'asse dieta-microbiota-cancro sia stata più studiata nel carcinoma del colon-retto, le interazioni dieta-microbiota incidono sulla salute umana e sulle malattie ben oltre il rivestimento mucoso del nostro intestino inferiore.
Influisce ampiamente sul rischio e sugli esiti del cancro, una relazione di dipendenza tra abitudini alimentari nel plasmare il microbioma intestinale e modo in cui il metabolismo e i metaboliti dell'ospite interagiscono con il microbiota intestinale.

Effetti della dieta mediterranea o vegetariana sul microbiota intestinale: uno studio svolto in Toscana

Gli autori dello studio Influence of a 3-month low-calorie Mediterranean diet compared to the vegetarian diet on human gut microbiota and SCFA: the CARDIVEG Study,tutti appartenenti a enti con sede in Firenze, hanno valutato gli effetti della diete ipocaloriche mediterranea e vegetariana sul microbiota intestinale, per un periodo di tre mesi.
Sono stati inclusi nello studio 23 soggetti, con un rischio cardiovascolare da basso a medio; di questi partecipanti, 11 dei quali seguivano la dieta mediterranea e 12 quella vegetariana, sono stati analizzati campioni fecali ed effettuati controlli ematici.
Logicamente devono essere letti tutti i dettagli per comprendere meglio i risultati, di cui riportiamo solo le conclusioni: un intervento dietetico a breve termine con diete mediterranea o vegetariana non induce grandi cambiamenti nel microbiota intestinale, suggerendo che una dieta dovrebbe durare più di 3 mesi per intaccare la resilienza microbica. I cambiamenti nella produzione di SCFA (short-chain-fatty acids) supportano il loro ruolo nel modulare la risposta infiammatoria, mediando così le proprietà antinfiammatorie e protettive della dieta mediterranea.

Qual è la composizione di microbiota e microbioma? Molti i progetti innovativi per determinarla

Molti sono stati i progetti per comprendere meglio la precisa composizione del microbiota-microbioma, le sue caratteristiche e il ruolo determinante sulla nostra salute.

• Disbiome database: linking the microbiome to disease. Disbiome è il primo database che offre una panoramica chiara, concisa e aggiornata delle differenze di composizione microbica nelle malattie, insieme alle informazioni pertinenti degli studi pubblicati. Il punto di forza di questo database risiede nella combinazione della presenza di riferimenti ad altri database, che consente strategie di ricerca specifiche e diversificate.
• Il progetto MyNewGut, finanziato dall'UE e conclusosi nel 2018, ha esplorato l'universo del microbiota intestinale:
  • studiando il ruolo del microbiota intestinale, dei suoi componenti specifici nel metabolismo e nella regolazione del bilancio energetico
  • identificando i componenti specifici del microbiota intestinale e le funzioni metaboliche che contribuiscono all'obesità, ai disturbi alimentari ed emotivi e le condizioni associate
  • comprendendo l'incidenza dei fattori ambientali sul microbiota intestinale in gravidanza e durante lo sviluppo del neonato, ed i suoi effetti sul cervello, sul sistema immunitario e sulla salute metabolica a lungo termine
  • sviluppando nuovi ingredienti alimentari e prototipi di alimenti, in collaborazione con l'industria alimentare europea, mirati all'ecosistema intestinale e volti a ridurre i rischi di disturbi metabolici e mentali.

• In Italia, il progetto Microbioma italiano, ha come scopo quello di compilare un atlante delle specie batteriche caratteristiche della popolazione italiana o che sono state selezionate dal nostro peculiare stile di vita.
• Come si legge nel sito web, l'NIH Common Fund Human Microbiome Project (HMP) è stato istituito nel 2008, con la missione di creare delle risorse che consentissero la caratterizzazione completa del microbioma umano e l'analisi del suo ruolo nella salute umana e nelle malattie. I progressi nelle tecnologie di sequenziamento del DNA hanno creato un nuovo campo di ricerca, chiamato metagenomica, che consente un esame completo delle comunità microbiche, senza necessità di coltivazione. Invece di esaminare il genoma di un singolo ceppo batterico cresciuto in laboratorio, l'approccio metagenomico esamina la raccolta di genomi derivati da comunità microbiche campionate in ambienti naturali. Nell'HMP, questo metodo integrerà le analisi genetiche di ceppi isolati noti, fornendo informazioni senza precedenti sulla complessità delle comunità microbiche umane. Il progetto HMP è stato realizzato in dieci anni e due fasi. La seconda fase recentemente completata, come riportato in The Integrative Human Microbiome Projectcomprendeva studi sui cambiamenti dinamici del microbioma e dell'ospite in tre condizioni: gravidanza e parto pretermine, malattie infiammatorie intestinali e fattori di stress che colpiscono le persone con prediabete.

LEGENDA DELLE RIVISTE CITATE NELL'ARTICOLO: