Il microbiota intestinale e le sue funzioni per l’organismo

Il corpo umano è popolato di un vasto numero di batteri, virus e altri microrganismi; questi colonizzano ogni superficie dell’organismo esposta all’ambiente esterno: pelle, apparato genitourinario, tratto respiratorio e apparato gastroenterico. Quest’ultimo rappresenta la superficie con il maggior numero di colonie.

L’ecosistema del tratto gastrointestinale è molto dinamico; in un dato habitat intestinale alcuni membri del microbiota possono essere considerati residenti, vale a dire componenti autoctone, mentre altri dovrebbero essere visti come “viaggiatori di passaggio” in seguito alla dieta e ad altri fattori ambientali. Il rapporto tra il microbiota intestinale e l’ospite è generalmente indicato come commensale (uno dei due ottiene dei benefici senza influenzare positivamente o negativamente l’altro), piuttosto che mutualistico, ovvero entrambi traggono beneficio dalla loro interazione.

La flora batterica non è distribuita in maniera omogenea: il numero delle cellule batteriche presenti nell’intestino dei mammiferi è nell’ordine dei 101- 103 per grammo nello stomaco e duodeno, aumenta a 104- 107 per grammo nel digiuno e ileo, e raggiunge i 1011- 1012 nel colon. Inoltre, la composizione microbica varia nei diversi siti. Oltre all’eterogeneità in senso longitudinale mostrata dal microbiota intestinale, c’è anche una gran quantità di variazioni latitudinali nella composizione. Per esempio l’epitelio intestinale (le cellule intestinali) è separato dal lume da uno strato di muco denso e complesso dal punto di vista chimico-fisico.

Il microbiota presente nel lume intestinale differisce significativamente da quello attaccato e intrappolato nel muco così come che da quello presente nelle immediate vicinanze dell’epitelio.

La maggior parte di questa flora intestinale è composta da anaerobi stretti (non necessitano di ossigeno per sopravvivere), che dominano sugli anaerobi facoltativi (possono vivere in assenza o presenza di ossigeno) e sugli aerobi (necessitano di ossigeno) di 2 o 3 ordini di grandezza. È dominata da due ceppi: Bacteroides e Firmicutes, che rappresentano circa il 90% della flora totale (rispettivamente 25% e 65%) mentre Proteobacteria, Verrucomicrobia, Actinobacteria, Fusobacteria e Cyanobacteria sono presenti in proporzioni minori.

Il 70% di tutti i batteri dell’intero corpo umano risiedono nel colon. Il piccolo intestino è popolato principalmente da batteri Gram+ e aerobi, mentre nell’intestino crasso si ritrovano prevalentemente Gram- e anaerobi stretti.

Tra i batteri commensali residenti nel tratto gastrointestinale dei mammiferi, i bifidobatteri rappresentano uno dei più numerosi gruppi “probiotici” e costituiscono meno del 10% del microbiota umano, anche se il loro reale contributo al microbiota intestinale dipendere dall’età e dalla dieta.

Immunomodulazione. Il microbiota svolge la funzione di regolare il sistema immunitario.
In sua assenza si osserva un numero anomalo di diversi tipi di cellule immunitarie e di loro prodotti, e deficit nelle strutture stesse del sistema immunitario stesso (ad esempio linfonodi scarsamente formati o poco maturi, ridotto numero di anticorpi secreti).

Protezione. Il microbiota intestinale ha un ruolo protettivo in quanto munisce il suo ospite di una barriera fisica verso i batteri patogeni in entrata; la presenza stessa del microbiota serve come deterrente per la colonizzazione patogena. Inoltre consuma le risorse nutrienti, procura un ambiente inibitorio per la crescita di molti batteri, produce sostanze antimicrobiche e stimola anche l’ospite a generare vari composti antimicrobici.

Sviluppo strutturale e funzionale del tratto gastrointestinale. In assenza di microbiota sono compromessi molti aspetti della struttura e della funzionalità intestinale: si osserva una minor densità dei villi (quindi una riduzione della superficie intestinale), una severa diminuzione nel sistema di capillari dei villi (con conseguente malassorbimento dei nutrienti), e una dilatazione dell’intestino cieco (riduzione nell’attività peristaltica). In aggiunta si manifesta un metabolismo anormale di colesterolo e acidi biliari.
Per concludere vari membri del microbiota contribuiscono al mantenimento dell’integrità della barriera dell’epitelio intestinale, evitando che si creino degli spazi tra le cellule della membrana intestinale (sindrome dell’intestino permeabile) e promuovendo la riparazione di eventuali danni.

Extraintestinale. L’importanza di un microbiota intestinale sano non è confinata solamente allo stesso tratto gastrointestinale. In assenza di microbiota si assiste a parecchi danni al sistema cardiovascolare (riduzione del lavoro cardiaco), e anche lo sviluppo del sistema nervoso ne è influenzato. Un altro aspetto parzialmente mediato dal microbiota è il controllo dell’appetito.

Nutrizionale e metabolica. Una vasta parte dei processi metabolici della flora batterica è coinvolta sia nell’acquisizione dei nutrienti che nell’elaborazione degli xenobiotici (ad esempio farmaci e integratori). La flora batterica migliora l’assorbimento e il metabolismo dei nutrienti ingeriti (carboidrati, proteine, vitamine ecc.).
Molte specie batteriche sono implicate nel metabolismo delle fibre alimentari solubili in acidi grassi a catena corta (SCFA); la produzione di alcuni di questi SCFA, come il butirrato, è importante come fonte di energia per l’intestino e per il microbiota stesso, e modula l’assorbimento dei grassi riducendo il colesterolo.

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