Il microbiota intestinale dai primi anni di vita alla tarda età
Una delle funzioni fisiologiche di base del microbiota residente è quella di barriera, con meccanismi ancora non ben definiti, contro i microbi patogeni. Nell’adulto la microflora intestinale è costituita da una prevalenza di batteri asporigeni, anaerobi obbligati, principalmente batteriodi e fusobatteri Gram negativi. I bifido batteri, invece, sono i più comuni tra i Gram positivi.
Il microbiota, già durante le prime fasi della vita neonatale e forse anche in utero, influenza entrambe le funzioni metaboliche e quelle del sistema immunitario dell’ospite. La trasmissione dei batteri dalla madre al neonato, attraverso il contatto diretto con la flora batterica materna durante il parto e attraverso il latte durante l'allattamento, influenzerebbe la colonizzazione dell'intestino del neonato con conseguenze potenziali sulla salute.
Alla nascita il bambino umano, in effetti, è condotto a sviluppare, da un ambiente sterile, un ecosistema microbico ricco e dinamico. Durante il primo anno di vita e fino allo svezzamento l'ecosistema intestinale è prevalentemente colonizzato da microrganismi opportunisti, cui il bambino è esposto nel suo ambiente. I primi germi sono spesso aerobi, come lo Streptococcus aureus e gli Enterobatteri, seguiti dagli anaerobi, come gli eubatteri e i clostridi. Il neonato allattato al seno, di poi, sperimenta in genere la colonizzazione intestinale in gran parte dominata dal Bifidobacterium. Dopo lo svezzamento insieme all'introduzione di una dieta solida e alle modificazioni di sviluppo della mucosa intestinale, si realizza, con le caratteristiche di una notevole biodiversità microbica, la transizione della flora intestinale verso il profilo dell’adulto. L'invecchiamento della flora intestinale inizia dopo una determinata età dipendente dalle caratteristiche individuali relative alla dieta, alla razza ed etnia e, infine, alla fragilità. In ogni caso, i cambiamenti della dieta, dello stile di vita e del decadimento immunologico della senescenza determinano il drastico impatto sull'ecologia microbica del tratto gastrointestinale. Simmetricamente a quanto avviene nella fase iniziale della nostra vita, il tipo del microbiota della persona anziana mostra una bassa biodiversità microbica ed è caratterizzato da un aumento opportunistico ambientale dei microbi facoltativi aerobi della specie Staphylococcus, Streptococcus, Enterobacteriaceae. D’altra parte, diminuiscono gli anaerobi, come il Clostridium cluster IV e XIV bis e i Bacteroidetes. Tuttavia, il tipo di microbiota dell’anziano, diversamente da quello del bambino, è caratterizzato da una bassa presenza di Bifidobacterium.
Per quanto riportato, come una possibile strategia dietetica per ridurre il rischio delle malattie, è stata proposta la modulazione intenzionale della composizione del microbiota attraverso l'uso di probiotici durante il periodo perinatale e postnatale.
In effetti, un profilo di sana flora batterica intestinale nei primi anni della vita viene sempre più legato alla salute dell’adulto. Una composizione aberrante, invece, si assocerebbe a un rischio di problemi sistemici, come l'obesità, il diabete e le malattie allergiche, tra cui l'asma e le patologie infiammatorie intestinali. In particolare, ciò è valido soprattutto per quanto riguarda i bifidobatteri e si collega direttamente alla modalità del parto naturale e alla qualità del latte materno, a sua volta influenzato dalla salute sistemica e dallo stato nutrizionale materni. Le donne in gravidanza di peso corporeo normale e con profili di microbiota sano, sia come flora intestinale sia del latte, hanno maggiori possibilità di passare composti, antigeni e altri agenti in grado di promuovere lo sviluppo di un sano sistema immunitario del neonato allattato al seno. Più recentemente lo sviluppo del microarray filogenetico ha permesso una molto più rapida analisi dei filotipi rappresentati durante tutta la vita nel normale e nell’abbondante microbiota. Gli studi sui gemelli monozigoti hanno, invero, dimostrano di conservarlo in modo molto simile per decenni dopo la nascita. La colonizzazione e la diversità del microbioma sono, quindi, fortemente indicative dell’influenza specifica dell’ospite. In effetti, la sua diversità nel corpo umano mostra, al contempo, ricchezza e anche uniformità. La diversità aumenta rapidamente dalla nascita, raggiungendo il suo massimo nella prima età adulta, prima della tarda. Confrontando gli estremi di età, si possono dimostrare marcate differenze nella composizione del microbioma per minore rappresentazione delle specie produttrici di butirrato e per una maggiore presenza di potenziali patogeni nei centenari.
Interessante, a tale proposito, è la recente definizione degli esseri umani come metaorganismi, proprio a seguito della stretta relazione simbiotica con il microbiota intestinale. Quest’assunto impone, invero, una visione più olistica del processo dell’invecchiamento in cui le dinamiche d’interazione tra ambiente, microbiota intestinale e ospite devono essere prese in considerazione tutte insieme. I cambiamenti fisiologici del tratto gastrointestinale legati all'età, così come quelli dello stile di vita, del comportamento nutrizionale e della funzionalità del sistema immunitario, influenzano inevitabilmente l'ecosistema del microbiota. In effetti, la crescente evidenza dell'importanza dell’omeostasi del microbiota intestinale per la salute dell'ospite ha portato alla ribalta le applicazioni mediche / nutrizionali di queste conoscenze, attraverso lo sviluppo di preparati probiotici e prebiotici specifici per la popolazione anziana.
R Luoto della Turku University Hospital – Finland e collaboratori, proprio sulla base degli inadeguati risultati nella lotta contro l’epidemia mondiale dell’obesità e del ruolo strumentale del microbiota intestinale nel metabolismo ospite, hanno voluto valutare nel corso di dieci anni di follow-up l'impatto di un intervento perinatale con i probiotici sui modelli di crescita dei bambini e sullo sviluppo del sovrappeso (International Journal of Obesity (2010) 34, 1531–1537). Gli Autori hanno, così, randomizzato 159 donne in doppio cieco a ricevere probiotici in dose di 1 × 1010 unità formanti colonia di Lactobacillus rhamnosus GG, ATCC 53103, o placebo per quattro settimane, prima del parto previsto. L'intervento si estendeva anche per sei mesi dopo la nascita. Le misure antropometriche di 113 bambini, corrispondenti al 72% dei totali, erano rilevate all'età di tre, sei, dodici e ventiquattro mesi e a quattro, sette e dieci anni. L'eccessivo aumento di peso era rilevato in una fase iniziale durante il periodo fetale e di seguito fino ai 24-48 mesi di età e in una seconda fase dopo 24-48 mesi.
L'intervento perinatale con probiotico sembrava moderare la fase iniziale di eccessivo aumento di peso, soprattutto nei bambini che in seguito arrivavano al sovrappeso, ma non la seconda fase, essendo più pronunciate le conseguenze all'età dei quattro anni (P = 0,063, analisi della varianza per misure ripetute). L'effetto dell’intervento si dimostrava anche come tendenza a ridurre l’indice di massa medio corporeo all'età dei quattro anni, aggiustato per il peso alla nascita (P = 0,080, all’analisi di covarianza).
In conclusione, secondo gli Autori, la precoce modulazione della flora intestinale con probiotici sarebbe stata in grado di modificare il modello di crescita dei bambini, frenando l’eccessivo aumento del peso durante i primi anni di vita.
Mirjana Rajilić-Stojanović della Wageningen University - the Netherlands e collaboratori dall’analisi di tre campioni fecali raccolti consecutivamente da dieci persone, cinque adulti e cinque giovani anziani, hanno ottenuto le dinamiche temporali confermando che il microbiota intestinale adulto era un ecosistema individuale specifico e relativamente stabile (Environ Microbiol. 2009 July; 11(7): 1736–1751).
Ulteriori analisi della parte stabile consentivano l'identificazione di un nucleo di microbiota universale, a livello di genere approssimativo, con similarità di sequenza del 90%. Questo nucleo era composto di ceppi degli Actinobacteria, dei Bacteroidetes e dei Firmicutes. Utilizzato come strumento filogenetico al pari delle impronte digitali con la possibilità di quantificazione relativa, l’HITChip (human intestinal tract chip) aveva, quindi, il potenziale di colmare le lacune della nostra conoscenza sulla descrizione quantitativa e qualitativa della composizione del microbiota gastrointestinale umano.
L’HITChip rivelava, quindi, la possibilità di una quantificazione relativa con comparazione simultanea delle quantità di oltre cento generi dei gruppi dei batteri intestinali. Forniva, pertanto, un grande potenziale per una migliore comprensione del microbiota gastrointestinale umano, per identificare l'effetto del tempo o dei cambiamenti nella dieta e per confrontare gruppi d’individui differenti per lo stato di genotipo o di salute, di età, di origine geografica o di qualsiasi altro fattore rilevante, potenzialmente coinvolto nella formazione di questo ecosistema di enorme importanza. Questa prima applicazione dell’HITChip per il confronto del microbiota tra giovani e adulti mostrava, peraltro, notevoli differenze e forniva nuove conoscenze sugli effetti dell'invecchiamento sul microbiota intestinale umano.
Marcus J. Claesson dell’University College Cork – Ireland e collaboratori, commentando che le alterazioni nella composizione del microbiota intestinale erano associate a diverse patologie croniche, tra cui l'obesità e le malattie infiammatorie e considerando la maggiore variabilità individuale degli anziani rispetto ai giovani adulti, hanno studiato 178 soggetti di tarda età in rapporto alla loro condizione di soggiorno in comunità, in day-hospital, in riabilitazione o in assistenza residenziale a lungo termine (Nature, Volume:488,Pages:178–184 (09 August 2012). La composizione del microbiota correlava significativamente con le misure di fragilità, di comorbilità, di stato nutrizionale, del livello dei marcatori dell’infiammazione e con i metaboliti del diluito fecale. Il microbiota individuale delle persone in soggiorno di lunga assistenza era significativamente meno diversificato, rispetto a quello dei residenti in comunità. La condizione di confino in comunità correlava il microbiota con una maggiore fragilità. Nell’insieme i dati confermavano una relazione tra la dieta, il microbiota e lo stato di salute. Derivava anche l’indicazione del ruolo della dieta sulle alterazioni nell'invecchiamento del microbiota nei vari tassi del declino della salute.
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