Microbiota umano e probiotici: la vera pietra filosofale?

ANDREA RONCOLINI

ANDREA RONCOLINI

Dottorando in Microbiologia alimentare presso l’Università Politecnica delle Marche, UNIVPM. Il mio interesse principale è sempre stato legato al mondo della microbiologia e allo studio dei microrganismi in campo alimentare ed ambientale. La ricerca è importante quanto la condivisione delle informazioni.

Microbiota umano

Negli ultimi anni, la relazione simbiotica tra l’essere umano e “l’organo dimenticato” che lo abita ha attratto l’interesse di ricercatori e non solo.
Ma di cosa stiamo parlando? L’organo in questione è il microbiota umano, ovvero l’insieme di microrganismi simbiotici che convivono con l’organismo umano senza danneggiarlo. Il corpo umano è, infatti, abitato da un’eterogenea popolazione microbica con la quale esiste una simbiosi. Si tratta di un organo a tutti gli effetti, viste le sue dimensioni (il totale delle cellule microbiche supera di 10 volte quello delle cellule del corpo umano) e l’influenza che ha sulla salute [1].

Particolare attenzione deve essere rivolta al microbiota che si trova all’interno del tratto gastrointestinale, dato che, oltre a influenzare le funzioni intestinali, riveste un ruolo di vitale importanza nella nutrizione, nel mantenimento dell’integrità della barriera epiteliale e nello sviluppo della mucosa immunitaria intestinale. Il microbiota è in grado, ad esempio, di svolgere diverse funzioni vantaggiose per l’organismo ospite: 

  • conversione degli zuccheri non assorbiti (come il lattosio), durante le fasi della digestione, in molecole che possono poi essere utilizzate dalla mucosa del colon come fonte energetica;
  • produzione di molecole ad attività benefica (come l’acido folico e la vitamina K);
  • attività anti-patogena.

Data la suddetta efficacia del microbiota intestinale nel regolare diverse funzioni dell’organismo, una possibile strategia per implementarne l’azione è rappresentata dal consumo di probiotici.

Probiotici

La parola probiotico deriva dal greco “pro-bios” e significa “a favore della vita”. Si tratta di organismi vivi che, in quantità adeguate, influiscono positivamente sull’ospite. Il termine probiotico non deve essere confuso con altri tre simili: prebiotico, simbiotico e post-biotico. Con prebiotico si intende una o più sostanze non digeribili, che agiscono favorendo la crescita di una o più specie microbiche nel colon; per simbiotico si intende un mix di probiotici e prebiotici, formulato con lo scopo di garantire la sopravvivenza e l’attività del microbiota intestinale; infine, si parla di post-biotico in riferimento a sottoprodotti microbici che hanno effetti positivi sull’ospite. 

I probiotici, invece, possono essere rappresentati da una o più specie batteriche, ma anche da lieviti non patogeni denominati GRAS (Generally Recognized As Safe che, tradotto in italiano, significa solitamente considerati sicuri), che possono fungere da promotori della salute dell’ospite.

Genere Specie
Lactobacillus
Propionibacterium
P. jensenii, P. freudenreichii
Peptostreptococcus
P. productus
Bacillus
B. coagulans, B. subtilis, B. laterosporus
Lactococcus
L. lactis, L. reuteri, L. rhamnosus, L. casei, L. acidophilus, L. curvatus, L. plantarum
Enterococcus
E. faecium
Pediococcus
P. acidilactici, P. pentosaceus
Streptococcus
S. sanguis, S. oralis, S. mitis, S. thermophilus, S. salivarius
Bacteroides
B. longum, B. catenulatum, B. breve, B. animalis, B. bifidum, B. uniformis
Akkermansia
A. muciniphila
Saccharomyces
S. boulardii

Gli alimenti che contengono probiotici sono latte e latte fermentato (ad esempio yogurt o kefir), vegetali fermentati, pane (fatto con impasto acido) e, persino, cioccolata e ginger beer.
Inoltre, sono stati dimostrati molteplici effetti positivi potenziali dei probiotici sulla salute. Uno tra gli effetti più benefici dei probiotici è rappresentato, sicuramente, dalla loro azione anti-patogena, che si manifesta in tre maniere diverse: 

  • competizione con i patogeni per nutrienti e spazio; 
  • stimolazione della risposta immunitaria dell’ospite attraverso la produzione di peptidi anti-microbici; 
  • produzione di sostanze ad azione anti-patogena (come l’etanolo, gli acidi organici, gli acetaldeidi, batteriocine e il perossido di idrogeno) [3, 4, 5, 6].

Obesità e diabete sono due patologie connesse con lo stato di salute del microbiota intestinale. Infatti, il microbiota intestinale è principalmente composto da batteri appartenenti a due diversi phyla, Bacteroides e Firmicutes. Uno sbilanciamento a favore del secondo phylum consente di prevenire lo sviluppo di obesità e diabete di tipo II [7, 8].

I probiotici possono intervenire, anche, nella prevenzione di patologie urogenitali femminili. Infatti, l’apparato genitale femminile è popolato da circa 50 specie diverse di batteri, tra cui Lactobacillus casei, Lactobacillus vaginalis, Lactobacillus delbrueckii e Lactobacillus salivarius. Eventuali sbilanciamenti all’interno di questa popolazione batterica possono portare ad infezioni del tratto urogenitale, provocate da diverse specie patogene come Gardnerella vaginalis, Ureaplasma urealyticum e Mycoplasma hominis [9].

È stata, anche, dimostrata la loro azione anti-cancro. Ad esempio, i probiotici Lactobacillus fermentum NCIMB-5221 e -8829 hanno mostrato un’elevata capacità di resistenza al tumore del colon-retto, promuovendo la rigenerazione delle cellule epiteliali attraverso la produzione di acido ferulico. Inoltre, un altro studio ha provato l’azione citotossica in vitro di altri due ceppi probiotici, L. acidophilus LA102 e L. casei LC232 contro due linee cellulari di cancro colorettale [10].
Studi in vitro hanno, inoltre, evidenziato l’azione anti-allergica di ceppi di L. plantarum che sono in grado di prevenire reazioni allergiche attraverso la produzione di interleukina-12 e interferone-γ o di limitarle riducendo la produzione di immunoglobulina E [11, 12]

Infine, sono state scoperte prove dell’influenza positiva dei probiotici sia su soggetti sani che su individui affetti da disturbi come l’autismo o la sindrome da affaticamento cronico. I soggetti presi in esame hanno, infatti, mostrato rispettivamente un aumento dell’attenzione, un miglioramento del rendimento scolastico e dell’appetito e una riduzione dell’ansia [13, 14, 15].

Sfide future

Molti studi si sono concentrati principalmente sull’analisi della composizione della popolazione microbica del tratto gastrointestinale. Pur essendo interessanti ed esplicative delle diverse specie presenti, queste informazioni non favoriscono, però, una conoscenza dettagliata delle interazioni microbiche. A questo proposito, una delle sfide future consisterebbe proprio nell’affiancare a questo tipo di analisi anche quelle relative al metabolismo dei microrganismi presenti, così da avere una panoramica completa sul microbiota e le interazioni che avvengono al suo interno. La conoscenza di questo complesso ecosistema raggiungerà, quindi, un livello tale da poter permettere la somministrazione di ceppi microbici specifici a seconda dei determinati problemi di salute, al fine di creare, così, trattamenti individuali a base di probiotici.

Il microbiota umano svolge molte funzioni nell’interesse della salute dell’ospite. Mantenere sano il proprio microbiota intestinale garantisce una serie di effetti positivi sulla salute. Per fare ciò è importante, oltre a una giusta alimentazione, anche il giusto apporto di probiotici, che come dimostrato hanno effetti positivi sotto diversi punti di vista nei confronti della salute. Nel frattempo la ricerca scientifica sta andando avanti per trovare soluzioni sempre più efficaci per la nostra salute.

[1] Quigley, E. M. (2010). Prebiotics and probiotics; modifying and mining the microbiota. Pharmacological research, 61(3), 213-218

[2] Kerry, R. G., Patra, J. K., Gouda, S., Park, Y., Shin, H. S., & Das, G. (2018). Benefaction of probiotics for human health: A review. Journal of food and drug analysis, 26(3), 927-939

[3] Tejero-Sarinena S, Barlow J, Costabile A, Gibson GR, Rowland I. Antipathogenic activity of probiotics against Salmonella Typhimurium and Clostridium difficile in anaerobic batch culture systems: is it due to synergies in probiotic mixtures or the specificity of single strains? Anaerobe 2013;24:60e5

[4] Kareem KY, Ling FH, Chwen LT, Foong OM, Asmara SA. Inhibitory activity of postbiotic produced by strains of Lactobacillus plantarum using reconstituted media supplemented with inulin. Gut Pathog 2014;6:1e7

[5] Simova ED, Beshkova DB, Dimitrov P. Characterization and antimicrobial spectrum of bacteriocins produced by lactic acid bacteria isolated from traditional Bulgarian dairy products. J Appl Microbiol 2009;106:692e701

[6]. Islam SU. Clinical uses of probiotics. Medicine (Baltimore) 2016;95:1e5

[7] Hanson L, Vusse LV, Jerme M, Abad CL, Safdar N. Probiotics for treatment and prevention of urogenital infections in women: a systematic review. J Midwifery Womens Health 2016;61:339e55

[8] Barz ML, Anhe FF, Varin TV, Desjardins Y, Levy E, Roy D, et al. Probiotics as complementary treatment for metabolic disorders. Diabetes Metab J 2015;39:291e303

[9] Barrett HL, Callaway LK, Nitert MD. Probiotics: a potential role in the prevention of gestational diabetes? Acta Diabetol 2012;49:1e13

[10] Awaisheh SS, Obeidat MM, Al-Tamimi HJ, Assaf AM, EL- Qudah JM, Al-khazaleh JM, et al. In vitro cytotoxic activity of probiotic bacterial cell extracts against Caco-2 and HRT-18 colorectal cancer cells. Milk Sci Int 2016;69:27e31

[11] Song S, Lee SJ, Park D-J, Oh S, Lim K-T. The anti-allergic activity of Lactobacillus plantarum L67 and its application to yogurt. J Dairy Res 2016;99:9372e82

[12] Takeda S, Hidaka M, Yoshida H, Takeshita M, Kikuchi Y, Tsend-Ayush C, et al. Antiallergic activity of probiotics from Mongolian dairy products on type I allergy in mice and mode of antiallergic action. J Funct Foods 2014;9:60e9

[13] Umbrello G, Esposito S. Microbiota and neurologic diseases: potential effects of probiotics. J Transl Med 2016;14:1e11

[14] Messaoudi M, Lalonde R, Violle N, Javelot H, Desor D, Nejdi A, et al. Assessment of psychotropic-like properties of a probiotic formulation (Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) in rats and human subjects. Br J Nutr 2011;105:755e64

[15] Rao AV, Bested AC, Beaulne TM, Katzman MA, Iorio C, Berardi JM, et al. A randomized, double-blind, placebo- controlled pilot study of a probiotic in emotional symptoms of chronic fatigue syndrome. Gut Pathog 2009;1:1e6

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