Localizzazione e distribuzione del microbiota nel tratto intestinale dell’adulto

Il microbiota è formato da circa 100 trilioni (1014) di microbi, contribuendo a circa 1,5-2 kg del peso corporeo totale.

L‘analisi delle comunità microbiche intestinali ha evidenziato tre varianti, o enterotipi‖, predominanti rappresentati da Bacteroides, Prevotella e Ruminococcus.

L’individualità del microbiota

Ogni individuo ha una sua impronta digitale batterica, cioè un profilo di specie suo proprio, diverso da quello di altri individui, ma anche un “core” di almeno 57 specie comuni a tutti gli individui.

Bacteroidetes e i Firmicutes costituiscono più del 90% delle categorie filogenetiche presenti nell‘intestino umano, almeno nella sua parte distale.

In tutti gli individui sono presenti Bacteroidetes, Dorea/Eubacterium/Ruminococcus come pure Bifidobacteria, Proteobacteria, Streptococchi e Lactobacilli.

Il microbioma intestinale consiste di circa 10 milioni di geni, che eccedono di più di 400 volte la dimensione del genoma umano che consiste di 23.000 geni circa.

In particolare, l’analisi dei geni più frequentemente isolati riguarda in primo luogo l’adesione alle proteine dell‘ospite (collagene, fibrinogeno, fibronectina).

Requisito fondamentale per la possibilità di persistenza di un ceppo batterico nel sistema gastrointestinale, e in secondo luogo la fermentazione degli zuccheri.

Come differisce il microbiota intestinale negli individui

Il microbiota intestinale umano differisce a livello quantitativo e qualitativo lungo il tratto gastrointestinale (Figura sotto).

A queste differenze si aggiunge una stratificazione orizzontale, con la presenza di diverse comunità microbiche nel lumen intestinale, nello strato di muco, nelle cripte e direttamente aderenti alle cellule epiteliali.

In termini quantitativi, esofago e stomaco portano il minore carico batterico.

Il normale microbiota esofageo è relativamente semplice in termini di composizione in specie, ed i predominanti batteri coltivabili sono anaerobi facoltativi.

Questi derivano dalla cavità orale, quali streptococchi e lattobacilli (10 -10 /cm ) di superficie mucosale o /ml di aspirato luminale.

Microbiota: composizione e concentrazioni luminali

Nella figura sottostante viene evidenziata la composizione e concentrazioni luminali delle specie microbiche dominanti nelle differenti regioni del tratto gastrointestinale umano.

Fatta eccezione per le poche ore immediatamente successive ad un pasto, lo stomaco umano è per lo più privo di un significativo microbiota.

Ma contiene solo relativamente bassi livelli di lattobacilli e di altri microrganismi acido resistenti (10-1022 /ml di contenuto), generalmente provenienti dalla cavità orale.

Nella mucosa gastrica è stata evidenziata anche la presenza di Helicobacter pylori, agente eziologico di gastrite, ulcera gastrica e duodenale, implicato nel cancro allo stomaco, presente nel 30-80% di individui sani.

Il breve tempo di residenza (1-2 h), l’acidità del contenuto gastrico, la presenza di ossido nitrico, che deriva dalla riduzione batterica del nitrato salivario, e di enzimi proteolitici, sono i principali fattori che rendono lo stomaco una barriera al continuo accesso di batteri dall’ambiente esterno verso le parti distali del tratto gastrointestinale.

Tuttavia, l‘analisi effettuata da Bik et al. (2006) (33) su sequenze del gene 16S rRNA recuperate dalla mucosa gastrica di 23 soggetti, ha permesso di scoprire una diversità maggiore di quanto considerato fino ad ora.

Ciò ha comportato una caratterizzazione, per la prima volta nello stomaco umano, di membri dei phyla Deinococcus/Thermus.

Configurazione batterica e di nutrienti dallo stomaco all’ano

Nelle biopsie gastriche, similmente alla composizione del microbiota intestinale, sono risultati predominanti membri dei phyla Proteobacteria (per la maggior parte H. pylori), Firmicutes e Bacteroidetes, mentre una minor percentuale è stata riportata per Actinobacteria, Fusobacteria,, Deferribacteres e Deinococcus/Thermus.

Nella figura sottostante il dettaglio esplicativo.

Il rapido flusso di materiale attraverso l‘intestino tenue (tempo di transito del digerito compreso tra 2 e 4 h) previene una permanente colonizzazione microbica di questo tratto.

Tuttavia, il numero di batteri aumenta progressivamente lungo l‘intestino in parallelo al calo del potenziale ossido-riduttivo.

Il microbiota caratterizzato nel digiuno appare dominato da specie appartenenti al genere Streptococcus ma, solo a livello ileo-cecale, è presente una significativa popolazione di batteri (108-9/g di contenuto intestinale) .

 L’analisi dei geni SSU rRNA, effettuata da Frank et al. nel 2007 su campioni del tratto gastrointestinale umano, ha confermato l‘arricchimento, a livello di intestino tenue, di sequenze appartenenti al sottogruppo Bacillus del phylum Firmicutes.

Principalmente Streptococcaceae, corrispondenti al 23% delle sequenze ottenute contro il 5% a livello di colon.

L‘intestino crasso rappresenta il sito del tratto gastrointestinale con il più alto numero di batteri e la maggiore diversità microbica [10 11-12/ml) di contenuto luminale, pari a circa il 60% della massa fecale.

Si tratta per la maggior parte di anaerobi stretti, spesso non sporigeni, il 54-75% dei quali Gram-positivi.

La motilità stagnante con contrazioni retropulsive permette di trattenere il contenuto per lunghi periodi, ed il pH risulta tamponato da secrezioni di bicarbonato.

Microbiota del colon

A livello di colon, il microbiota viene di solito considerato un‘entità omogenea.

In realtà i batteri esistono in una molteplicità di differenti microhabitat e nicchie metaboliche associate alla mucosa, allo strato di muco che riveste l‘intestino, e alla superficie di residui digestivi particolati, presenti nel lumen intestinale.

Questi biofilm microbici sono spesso caratterizzati da un comportamento multicellulare coordinato e da un potenziale metabolico differente, in natura ed efficienza, rispetto alle loro controparti non aderenti.

Molte specie all‘interno dei biofilm, mostrano anche una maggiore resistenza ad antibiotici ed altri fattori ambientali, quali pH acido e misure difensive dell‘ospite, deleteri per microrganismi free-living.

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

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