Microbiota e disturbi neurologici

Microbioma e disturbi neurologici: A Gut Feeling

 Un centinaio di miliardi di microbi commensali (inclusa la comunità fungina denominata mycobioma) che vive dentro e sul nostro corpo costituisce il microbioma umano, anche se un recente studio stima che la cifra complessiva sia molto più bassa. 

Indipendentemente dal numero, la stragrande maggioranza di questi microrganismi vive nell’intestino (microbiota), dove svolge funzioni essenziali per la nostra salute e sopravvivenza. Quei batteri ci aiutano a digerire il cibo; partecipano all’attivazione di determinati farmaci; producono acidi grassi a catena corta (SCFA) che aiutano a modulare l’espressione genica[1]; generano molecole che riducono l’infiammazione[2][3]; e svolgono un ruolo fondamentale nell’induzione, nello sviluppo di base, nell’addestramento e nella funzione del nostro sistema immunitario. Oggi possiamo affermare che il microbioma è diventato parte integrante del nostro Sistema Immunitario ed è ampiamente ereditato dalla madre con differenze significative conseguenti al tipo di parto (cesareo oppure vaginale).  Tra i molti ruoli che il microbioma può giocare nella salute e nella malattia, esso mitiga gli effetti spiacevoli della nostra esposizione all’ambiente, costituendo quasi una barriera biotica tra noi e il mondo che ci circonda. 

Il microbiota induce modificazioni epigenetiche

Uno studio condotto da Walter H. Moos che ha guidato diverse Università americane, pubblicato su Biores Open Access[4]  nel Maggio del 2016 è emersa questa intrigante tesi: che sia proprio il microbiota, un microbiota atipico, a determinare l’innesco epigenetico dell’autismo. I disturbi neuropsichiatrici (gli studiosi vi includono sia l’autismo[5] che la schizofrenia[6]) sono in aumento e si distinguono come le principali cause di disabilità.  Le evidenze cliniche individuano fortemente la disbiosi intestinale quale fattore di rischio in una vasta gamma di problematiche mentali. Sebbene il nostro microbioma derivi prevalentemente da quello materno, poi nel corso della vita ciascuno di noi struttura un proprio inconfondibile microbiota, al pari del codice genetico individuale. I cambiamenti nella composizione e nella funzione microbica dell’intestino si adattano costantemente alla nostra dieta e il microbiota intestinale influenza fortemente lo sviluppo del sistema nervoso enterico e la conservazione della nostra salute metabolica.

Esistono prove a sostegno del fatto che il nostro microbioma svolga un ruolo fondamentale nell’innesco di modificazioni epigenetiche[7]. Numerosi studi  mostrano che i metaboliti generati dai microbi sono coinvolti nella biochimica e nella fisiologia delle cellule ospiti e la segnalazione cellulare mediata da SCFA è una via chiave che i microbi intestinali usano per comunicare con l’ospite (con l’individuo nel quale vivono). Acetato, propionato (anche l’acido propionico viene comunemente indicato come PPA), butirrato e pentanoato con rispettivamente 2, 3, 4 e 5 atomi di carbonio, sono gli SCFA, in gran parte prodotti dalla fermentazione microbica di polisaccaridi complessi (amidi e fibre) nel colon. Gli SCFA vengono assorbiti nell’epitelio del colon dove, principalmente, il butirrato viene consumato dai batteri come fonte di carburante preferito.  Gli SCFA prodotti da microbiota entrano nel flusso sanguigno attraverso la circolazione portale dell’ospite e/o del colon distale e vengono trasportati ai tessuti riceventi dove vengono prelevati e utilizzati in una varietà di risposte cellulari, inclusa la regolazione dell’espressione dei nostri geni.

L’ecosistema microbico intestinale è un attore indispensabile e costitutivo nel mantenimento del nostro benessere.  Quindi, gli studiosi ne deducono che regolando la composizione funzionale del microbiota intestinale si possa aiutare, facilitare e addirittura alterare l’esito di interventi terapeutici.  Le fonti dietetiche dei probiotici come, ad esempio, quelli che si rintracciano nel tradizionale yogurt greco (con fermenti vivi), sono state utilizzate fin dall’antichità nella regione mediterranea (dieta mediterranea) per mantenere uno stato di benessere. Tuttavia, una volta che la disbiosi patogena si è inescata, i probiotici non hanno dimostrato di riuscire a correggere quella disbiosi. Lo studio parla di batteri (ingegnerizzati) che potrebbero avere il potenziale di fornire, migliorare o agire come agenti terapeutici (“pillole viventi”) per trattare alcune malattie, compresi i disturbi psichiatrici. 

Sviluppo cerebrale e disturbi neurologici

L’invecchiamento è il fattore di rischio principale[8] ( Fig. 2 ) per la progressione verso la demenza. Comunque gli studi più recenti suggeriscono che la prevalenza della demenza possa stabilizzarsi e persino diminuire in alcuni sottogruppi della popolazione, ma per il prossimo futuro la demenza continuerà a rappresentare una sfida importante per la salute pubblica. 

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FIGURA. 2.

Prevalenza di demenza negli Stati Uniti.

Per supportare le attività metaboliche del cervello l’intestino si evolve e cerca di adattarsi per riuscire a conservare un microbiota sano; questo processo inizia alla nascita e continua per tutta la vita.[9]Questo si verifica soprattutto negli anni della prima infanzia ma prosegue anche nell’età adulta. Gli studi hanno dimostrato che alcune delle tipiche anomalie comportamentali e fisiologiche associate a disturbi dello sviluppo neurologico, tra cui l’autismo[10] e la schizofrenia, possono essere modulati riconfigurando la composizione del microbioma intestinale.  

Acetato, propionato e butirrato comprendono la maggior parte degli SCFA prodotti nell’intestino dalla fermentazione microbica. Propionato e butirrato possono modulare il funzionamento del cervello, principalmente l’appetito e l’omeostasi energetica, attraverso la regolazione della produzione di neuropeptidi.  Il butirrato è per lo più assorbito dall’epitelio del colon, mentre l’acetato e il propionato vengono passati nella circolazione portale.  Nella disbiosi intestinale, lo spettro costituzionale degli SCFA varia sostanzialmente dal bilancio naturale sano dell’ospite e livelli di PPA[11] superiori alla norma sono stati collegati ad effetti deleteri sulla funzione cerebrale nei bambini autistici.[12]  Alla luce di questi risultati il fatto che l’acido propionico sia ampiamente usato come conservante alimentare, può destare motivo di preoccupazione.

La demenza idiopatica a insorgenza tardiva (ILOD) è caratterizzata da una serie di competenze quotidiane disfunzionali negli anziani, che spesso coinvolgono la memoria, il ragionamento e le abilità socio-comportamentali. La demenza comprende una miriade di sintomi clinici, tipicamente associati a disturbi neurologici discreti, come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. I processi cellulari dipendono dall’energia fornita dai loro mitocondri e mitocondri disfunzionali possono portare ad un deficit bioenergetico cellulare insostenibile che è dannoso per la funzione e per la sopravvivenza della cellula. Nelle cellule cerebrali, anche un piccolo deficit energetico, che è un evento comune durante il processo di invecchiamento, può ridurre il rilascio di neurotrasmettitori sinaptici e influire negativamente sulle funzioni sinaptiche.

Mantenere sano il nostro microbiota intestinale è quindi necessario per supportare le attività metaboliche del cervello. 

Anche le attività rilassanti e l’esercizio fisico dolce come lo yoga e la meditazione sono attività di stile di vita note per migliorare il flusso sanguigno cerebrale, che presumibilmente possono migliorare la perfusione del cervello con i micronutrienti assorbiti dall’intestino e sono sempre più inclusi nei trattamenti per la depressione e altri disturbi mentali.  


[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30465968

[2] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4598654/

[3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30465180

[4] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4892191/

[5] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29981347

[6] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30419320

[7] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24132510

[8] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23305823

[9] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25815983

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25715275

[11] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25446754  L’acido propionico (PPA) è un prodotto del microbiota intestinale e un conservante alimentare. Il PPA è un metabolita che è stato collegato all’autismo.

[12] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485698/

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