Il microbiota intestinale: composizione, evoluzione e definizione

Il microbiota intestinale è la totalità di microorganismi dell’intestino, ovvero batteri, lieviti, parassiti e virus.

Coesistendo in perfetta armonia, permettono l’efficace funzionamento delle varie componenti del microbiota intestinale.

Ma come è composto il microbiota intestinale, e cos’è?

Microbiota intestinale: ecosistemi a confronto

Il microbiota intestinale umano contiene tutti e tre i domini della vita: batteri, archeabatteri ed eucarioti.

Nonostante le altissime densità cellulari dei batteri, la diversità a livello di divisioni è tra le più basse di qualsiasi ecosistema (Figura sotto).

Le stime disponibili, basate sulle sequenze del gene 16S rRNA, indicano infatti che più del 90% dei tipi filogenetici (filotipi) dei batteri del colon appartengono solo a 2 divisioni (phyla) delle 70 conosciute nel dominio dei batteri:

• Divisione dei Bacteroidetes, 60% della comunità fecale totale.
• Divisione dei Firmicutes , 80% della comunità fecale totale.

I rimanenti filotipi sono distribuiti tra altre 8 divisioni .

All‘interno del phylum Firmicutes, la maggior parte delle sequenze fino ad ora disponibili appartiene alla famiglia Lachnospiraceae.

Questa include i gruppi dei clostridium XIVa e IV.

La soprastante figura evidenzia il confronto tra la comunità microbica del colon umano, cieco murino, oceano e suolo.

Nella parte designata A vi è la rappresentazione percentuale delle divisioni presenti in ciascun ambiente.

Nella parte B l’architettura filogenetica delle comunità microbiche mostrate in A.

Per ciascun habitat, Ley et al.(2006) hanno riportato il numero di filotipi ogni 100 sequenze del gene 16S rRNA a differenti livelli di identità di sequenza (%ID).

La barra azzurra evidenzia i filotipi con %ID ≥ 97%, valore di cutoff normalmente impiegato per designare i taxa specie e sottospecie.

Con un numero di specie batteriche pari ad un valore compreso tra 500 e 1000, il 99% dei batteri appartengono, tuttavia, a sole 30 o 40 specie principali.

Con più di 7000 ceppi, l‘albero evolutivo del microbiota intestinale umano può essere visualizzato con 9 rami corrispondenti alle divisioni identificate sino ad ora:

• Firmicutes.
• Bacteroidetes.
• Actinobacteria.
• Fusobacteria.
• Proteobacteria.
• Verrucomicrobia.
• Cyanobacteria.
• Spirochaeates.
• VadinBE97.

L’evoluzione del Microbiota intestinale umano

Facciamo un esempio.

Il suolo potremmo definirlo in termini di paragone come “l’intestino della biosfera terreste” in cui avviene la degradazione della materia organica,.

Può essere raffigurato come un immenso cespuglio variegato, contenente almeno 20 divisioni batteriche.

L‘architettura filogenetica del microbiota intestinale umano invece mostra alti livelli di specializzazione.

Specializzazione e variazione dei ceppi a partire da una comunità limitata di famiglie.

Questa caratteristica riflette probabilmente l‘età evolutiva dell‘intestino di mammiferi, stimata in circa 100 milioni di anni per i mammiferi con placenta, contro i 3.85 miliardi di anni circa per l‘ecosistema microbico oceanico.

Nonostante siano 13 le divisioni di archeabatteri descritte fino ad ora, la comunità archea dell‘intestino umano risulta molto semplice e consiste di soli 3 isolati.

Di questi, Methanosphaera stadtmanae è raro, e Methanobrevibacter ruminantium è stato riportato in un singolo studio datato 1968.

 La presenza di un solo archeabatterio appartenente agli Euryarchea, l‘abbondante Methanobrevibacter smithii, che raggiunge fino al 10% del microbiota intestinale, è stata confermata da studi molecolari.

M. smithii accoppia l‘ossidazione di idrogeno molecolare alla riduzione di anidride carbonica per produrre metano.

Nelle feci di produttori di metano, gli archeabatteri metanogeni sono stati rilevati a concentrazioni > 108 /ml, mentre nel gruppo dei non produttori di metano i loro livelli sono compresi tra 10 e 10 3ml.

Fornendo lo step finale nel processo di estrazione di energia mediante degradazione di composti organici, gli archea possono alterare la termodinamica dell‘intero sistema.

Con profonde conseguenze per l‘ospite.

Nonostante un possibile coinvolgimento del genotipo dell‘ospite, fattori ambientali e della dieta sembrano essere i principali responsabili nel determinare numero e attività dei metanogeni a livello intestinale.

Ulteriori studi restano comunque necessari per verificare la bassa diversità degli archeabatteri.

Microbi e vertebrati sono evoluti insieme nel corso dei millenni così che il normale funzionaento del sistema digestivo e di quello immune dell‘uomo dipende dalla presenza di batteri  -beneficinon patogeni.

Cos’è il microbiota intestinale

Il tratto gastrointestinale, oltre alla pelle, la bocca, la vagina e le vie respiratorie, è abitato da comunità microbiche particolari con strutture e funzioni specifiche.

Per microbiota intestinale si intende l‘ecosistema complessivo formato da funghi, virus e batteri che si sono adattati a vivere sulla superficie mucosa dell‘intestino o nel suo lume.

Si sviluppa immediatamente dopo la nascita, influenzato dalla modalità del parto (vaginale vs cesareo), dalla nutrizione iniziale (allattamento al seno vs artificiale) e dal genotipo dell‘ospite.

I funghi costituiscono il micobioma e comprendono Candida, Saccharomyces, Aspergillus e Penicillium.

Hanno un ruolo importante grazie alle complesse interazioni funghi-batteri, funghi- funghi e funghi-ospite, che influenzano la salute e, in alcuni casi, le malattie dell‘ospite .

I virus costituiscono il viroma.

Nelle feci umane si ritiene siano presenti anche 10 alla 9 particelle virus-simil per grammo ed i batteriofagi sono i virus enterici prevalenti.

Si ritiene che i virus influenzino lo stato di salute dell‘ospite interferendo con la struttura della comunità e della funzione batterica, ma non è ancora chiaro come questa influenza si eserciti.

Rimane quindi aperto un importante campo di ricerca per la conoscenza del funzionamento sinergico del microbiota inteso come interazione di micobiota, virobiota e microbiota.

Dr. Marco Casati, Biologo Nutrizionista, Kinesiologo e Naturopata Studio Sinergia a Bergamo

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