Microbiota tra fisiologia e adattamento

Che ruolo ha il microbiota nel rapporto asse intestino-cervello? Quanto è dettato dalla genetica? E qual è il rapporto tra la salute del microbiota e l’invecchiamento? Risponde il Dott. Gianluca Rizzo Biologo Nutrizionista, Dottorato in biologia e biotecnologie cellulari

Abbiamo già fatto cenno a come il microbiota cresca e maturi durante l’arco della nostra vita. Non si tratta solamente di raggiungere il suo equilibrio stabile ma anche adattarsi alle situazioni specifiche. Un termine perfettamente calzante, spesso abusato in vari contesti, è squisitamente adeguato al microbiota: resiliente. Piccole variazioni possono alterare la sua fisiologia ma un microbiota sano è capace di tornare all’equilibrio. Questa elasticità, se stimolata troppo, può comportare una perdita dello stato originale e il raggiungimento di una condizione diversa di stabilità.

La dieta cambia gli equilibri

Un esempio caratteristico di variazione degli equilibri è il passaggio da una dieta fortemente occidentalizzata (ricca di carboidrati raffinati e alimenti carnei) a una dieta basata sui vegetali. In un primo momento, l’intestino avrà numerose difficoltà a gestire un aumentato introito di fibre e amidi resistenti. Le problematiche che ne scaturiscono non dipendono dall’apparato gastro-intestinale ma dalla capacità limitata dei microbi residenti di gestire i residui non digeriti che arrivano al colon.

Man mano che le abitudini si stabilizzano, anche il microbiota impara a degradare più sostanze vegetali e più fibre, passando da attività tipicamente putrefattive a quelle fermentative. Chi non è spinto dalla volontà al cambiamento, tende a rinunciare più velocemente e ad abbandonare ancor prima di aver raggiunto nuovi equilibri. Ad esempio, chi non tollera i legumi e si astiene dal consumarli non fa che peggiorare la loro tolleranza. In questo modo non si favorisce la selezione delle popolazioni di microorganismi in grado di fermentare efficientemente i residui vegetali; microrganismi che aiuterebbero invece a scongiurare i ben noti effetti osmotici e di produzione di aria che portano a coliche e meteorismo.

Non solo fermentazione

Se è vero che il ruolo più discusso del microbiota riguarda la degradazione e fermentazione dei residui di cibo, l’azione dei microbi intestinali va ben oltre la funzionalità primaria. Si tratta di un vero e proprio super-organo formato da cellule microbiche. Noi siamo un meta-organismo: un amalgama di Homo sapiens e microbi. I microorganismi presenti nel colon svolgono una funzione protettiva contro l’attecchimento di patogeni. La formazione di consorzi eterogenei e correlati tra loro in un’interdipendenza metabolica non permette la penetrazione di batteri e funghi nocivi.

Tale azione avviene in molteplici modi:

• attraverso la fermentazione dei carboidrati si ha la produzione di acidi grassi a catena corta che acidificano l’ambiente rendendolo meno ospitale per batteri non abituati;
• l’utilizzo dei residui di cibo sottrae substrati ai microbi che cercano di stanziarsi;
• i batteri residenti combattono contro i patogeni usando veri e propri meccanismi di difesa e stimolando il nostro sistema immunitario a fare lo stesso.

Questa ultima funzione è particolarmente interessante perché esistono numerosi elementi immunitari a sorvegliare come Cerberi l’esteso accesso intestinale. Tra la lunghezza del tubo digerente e l’aumento della superficie assorbente, mediante i villi intestinali, l’intestino è il più ampio punto di contatto con l’ambiente esterno.

Il meccanismo con cui i microbi buoni stimolano le funzioni immunitarie è molto interessante:

essi vengono “tollerati” quanto basta per tenere sempre pronti i nostri centri linfoidi lungo l’intestino. Quando alcuni motivi molecolari di origine patogena riescono a superare la barriera di muco, il sistema immunitario si attiva per neutralizzarli. Solo in situazioni molto gravi, la reazione immunitaria diventa sistemica e attiva una risposta diffusa a tutto il corpo.

Inoltre, è stato più volte ipotizzato un ruolo del microbiota nella presentazione al sistema immunitario degli antigeni alimentari allo scopo di “esercitare” i globuli bianchi a non reagire in modo superfluo contro sostanze inerti, come purtroppo accade nel caso di allergie alimentari. Il microbiota svolge funzioni correlate alla neutralizzazione di xenobiotici come farmaci o sostanze tossiche e partecipa al metabolismo e al ricircolo enteroepatico degli acidi biliari, di vitamine e sostanze fitochimiche.

Asse intestino-cervello

Basterebbe pensare all’influenza dello stato d’animo sull’intestino (diarrea o stipsi nervosa) per capire che esiste un asse intestino-cervello. Anche se questo potrebbe sembrare un sistema a senso unico, importanti indizi rimandano a una strada a doppio senso che vede un coinvolgimento del nervo vago e un vero e proprio sistema nervoso enterico (o viscerale). Con meccanismi ancora poco compresi, fitte innervazioni creano una rete di intercomunicazione (andata e ritorno) tra l’intestino e il cervello.

I microbi, direttamente attraverso la biosintesi di molecole segnale o indirettamente stimolando il sistema nervoso enterico, svolgono un ruolo centrale nella comunicazione tra intestino e cervello. I segnali riguardano neurotrasmettitori, sostanze neurotrofiche e neuroattive, piccole molecole che diffondono passivamente, ormoni enterici e metaboliti.

Se pensiamo al ruolo decisivo dell’alimentazione per le variazioni microbiche intestinali, forse un giorno saremo in grado di capire come il cibo cambia anche le nostre funzionalità centrali attraverso il microbiota.

La letteratura ha già mostrato un coinvolgimento endocrino attraverso la comunicazione con l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene che estende l’azione del microbiota alla secrezione di catecolammine e altri ormoni. L’interessamento di tutti questi sistemi di regolazione ha stimolato la nascita della disciplina PNEI (psiconeuroendocrinoimmunologia), che si prefigge lo scopo di comprendere i meccanismi trasversali di interazione regolatoria, per quanto ancora poco note e dalle limitate applicazioni.

Sempre maggiori evidenze scientifiche suggeriscono che esiste un asse intestino-fegato-cervello. Questo sistema pleiotropico di intercomunicazione tra organi si basa sia su innervazioni tra intestino e cervello, sia su segnali chimici e ormonali tra intestino e fegato in cui sono fortemente implicati gli acidi grassi a catena corta.

Già da tempo è noto che la degradazione delle fibre alimentari a opera del microbiota porta alla formazione di acidi grassi a catena corta. Si tratta di molecole volatili che non possono essere ritrovate nel cibo ma che sembrano ricoprire molteplici funzioni: dall’acidificazione del lume intestinale, come abbiamo già visto, alla funzione di nutrimento per gli enterociti dell’intestino.