Una vasta gamma di organismi microscopici (il microbiota) che vive nell'organismo umano e più specificamente la raccolta dei "genomi" che contribuiscono alla più ampia identità genetica, o "metagenoma", degli esseri umani.
I genomi che costituiscono il microbioma umano corrispondono ad una gran diversità biologica di cui fanno parte batteri, funghi, alcuni protozoi e virus inerti. I batteri sono di gran lunga i microorganismi più numerosi: circa 75-200 trilioni nel corpo umano che invece è composto da circa 50-100 trilioni di cellule.
L'abbondantissima distribuzione di questi microrganismi indicherebbe che di fatto il corpo umano è un "sovraorganismo" dove convivono cellule umane, microbiche e materiale genetico virale e pertanto una fusione di caratteri non solo di origine umana.
La prima evidenza scientifica della presenza dei microrganismi come parte di un organismo umano normale emerse nel lontana metà degli anni ottanta, quando un pediatra austriaco, Theodor Escherich, osservò proprio un batterio (che fu poi chiamato Escherichia coli) nella flora intestinale di bambini sani e di bambini affetti dalla diarrea. Successivamente furono descritti ed identificati molti altri microorganismi nel corpo umano come per esempio i bifidobatteri. Nel XX secolo questi agenti microbici furono isolati nelle cavità nasali, nella cavità orale, sulla superficie cutanea e nel tratto urogenitale oltre a quello gastrointestinale ed entrarono a far parte del cosiddetto microbioma umano. Tutte queste osservazioni furono quindi concettualizzate più di un secolo fa ma in effetti lo studio più approfondito e la diffusione di queste conoscenze si è sviluppato ai giorni nostri nel ventunesimo secolo.
La consapevolezza sul microbioma umano aumentò nettamente dopo il 2007 anno in cui fu lanciato un ambizioso progetto scientifico: the "Human Microbiome Project" ovvero l'impegno di caratterizzare le popolazioni microbiche nel corpo umano, identificarne ogni tipo di microrganismo e definirne il ruolo sia nelle persone sane sia nelle persone malate. Grazie alla progressiva riduzione dei costi relativi alle tecniche di sequenziamento genico di un organismo è stato possibile lavorare sul microbiota senza dover coltivare i microbi in laboratorio. La tecnica facilita inoltre il confronto tra sequenze di DNA di diversi microroganismi isolati da differenti parti del corpo umano e da diverse persone. In questo modo nuovi membri entrarono a far parte del microbioma e più di 200 furono caratterizzati.
La diversità microbiologica del microbiota umano è stimata tra 900 e 1000 differenti specie di microrganismi che costituiscono una raccolta straordinaria di serie di geni caratteristici di un microrganismo o genomi. Questa diversità si esprime non solo tra una persona e l'altra ma anche all'interno dello stesso individuo tra la mano destra e la sinistra. Per esempio in uno studio è emerso come solo il 17% delle 150 specie presenti sulla superficie palmare di una mano era identificabile anche sull'altra mentre circa il 13% era condiviso con un altro soggetto.
Analogamente, l'intestino umano è sede di grande diversità di microorganismi: uno studio effettuato su un gruppo di 124 Europei sono stati isolati più di 3 milioni di geni. Molti di questi geni corrispondono a batteri che frequentemente colonizzano la flora microbica intestinale umana e circa 160 specie di batteri intestinali sono condivisi tra diversi individui. Pertanto, sarebbe possibile individuare "comunità" di microorganismi anche non classicamente coinvolti nelle malattie del corpo umano ma che contribuiscono alla costituzione della diversità microbiologica intestinale anche in rapporto alle intarazioni tra fattori ambientali (ad es. dieta), culturali e genetici.
A cosa serve il microbiota? La maggior parte dei microrganismi colonizzanti il corpo umano portano beneficio all'individuo provvedendo a fornire caratteristiche capacità altrimenti assenti. Ad esempio, alcuni microbi trovati a livello intestinale possono produrre elementi nutrizionali essenziali a partire dal cibo ingerito o prevenire l'espansione incontrastata di popolazioni microbiche pericolose per l'essere umano.
Tuttavia, ci sono microorganismi nel microbiota umano correlati ad agenti patogeni ovvero a microbi che potrebbero causare malattia. Alcuni esempi sono batteri del genere degli Streptococchi, Staffilococchi, Enterococco etc. Anche il normale processo di riconoscimento e tolleranza immunologica di alcuni microbi simili al corpo umano potrebbe incorrere in criticità durante episodi infiammatori in certi soggetti predisposti. Per mantenere l'equilibrio della flora intestinale, il medico dovrebbe sempre prescrivere non solo la terapia antibiotica in caso di un'infezione batterica ma anche la terapia preventiva e ricostitutiva del microbiota fisiologico. Infatti gli antibiotici uccidono o inibiscono la crescita dei batteri causa di malattia ma allo stesso tempo rischiano di danneggiare anche la sana flora intestinale e indurre sintomi gastrointestinali quali diarrea, nausea, mal di pancia. I fermenti lattici non sono tutti uguali ma ne esistono di diversi tipi e a diversi dosaggi. Alla luce delle conoscenze attuali sul microbioma la scelta di reintegrare i microrganismi utili acquisisce ulteriore supporto scientifico. La prospettiva in questo campo è il perfezionamento continuo della tipologia e posologia: dose, modi, e durata della trattamento microbiotico, preventivo o terapeutico da parte del medico curante senza effetti indesiderati. I microorganismi più comunemente prescritti per questo scopo sono i lactobacilli ed i bifidobatteri ma sono commercializzati anche lieviti. La scelta dei lieviti come il Saccaromyces potrebbero ad esempio esacerbare le malattie intestinali croniche ed aumentare la produzione di autoanticorpi già maggiormente presenti nei pazienti con malattie autoimmuni rispetto a gruppi di controlli sani. L'aspetto importante è quindi la non sostituibilità in farmacia di un trattamento probiotico prescritto da un medico esperto e competente con un altro che non ha alcuna equivalenza ma caratteristiche ed effetti diversi.
Inoltre, recenti studi scientifici sull'obesità avrebbero associato l'eccesso "Prevotella" ed altri batteri produttori di gas metano nei soggetti obesi rispetto al gruppo di controllo normopeso. L'ipotesi formulata per spiegare l'osservazione è che alcune popolazioni di batteri possano favorire un maggior assorbimento dei carboidrati dal cibo ingerito. I carboidrati in eccesso rispetto alle richieste metaboliche sono depositati poi come tessuto adiposo o grasso.
In conclusione, la ricerca scientifica applicata al microbioma umano continuerà ad illuminare aspetti molto interessanti della nostra salute. Comprendere meglio le interazioni tra ambiente e l'essere umano, inclusi i fattori nutrizionali, potrebbe condurre a nuove raccomandazioni dietetiche da parte dei medici e quindi a modifiche nella produzione di cibo e bevande. Ultimo ma non meno importante è l'applicazione del microbioma per la prevenzione, diagnosi e terapia di molte malattie.
Bibliografia:
Podcast: Gateway to the Mind - BBC Radio 4 (in inglese)
BBC Health: How bacteria are changing your mood
I genomi che costituiscono il microbioma umano corrispondono ad una gran diversità biologica di cui fanno parte batteri, funghi, alcuni protozoi e virus inerti. I batteri sono di gran lunga i microorganismi più numerosi: circa 75-200 trilioni nel corpo umano che invece è composto da circa 50-100 trilioni di cellule.
L'abbondantissima distribuzione di questi microrganismi indicherebbe che di fatto il corpo umano è un "sovraorganismo" dove convivono cellule umane, microbiche e materiale genetico virale e pertanto una fusione di caratteri non solo di origine umana.
La prima evidenza scientifica della presenza dei microrganismi come parte di un organismo umano normale emerse nel lontana metà degli anni ottanta, quando un pediatra austriaco, Theodor Escherich, osservò proprio un batterio (che fu poi chiamato Escherichia coli) nella flora intestinale di bambini sani e di bambini affetti dalla diarrea. Successivamente furono descritti ed identificati molti altri microorganismi nel corpo umano come per esempio i bifidobatteri. Nel XX secolo questi agenti microbici furono isolati nelle cavità nasali, nella cavità orale, sulla superficie cutanea e nel tratto urogenitale oltre a quello gastrointestinale ed entrarono a far parte del cosiddetto microbioma umano. Tutte queste osservazioni furono quindi concettualizzate più di un secolo fa ma in effetti lo studio più approfondito e la diffusione di queste conoscenze si è sviluppato ai giorni nostri nel ventunesimo secolo.
La consapevolezza sul microbioma umano aumentò nettamente dopo il 2007 anno in cui fu lanciato un ambizioso progetto scientifico: the "Human Microbiome Project" ovvero l'impegno di caratterizzare le popolazioni microbiche nel corpo umano, identificarne ogni tipo di microrganismo e definirne il ruolo sia nelle persone sane sia nelle persone malate. Grazie alla progressiva riduzione dei costi relativi alle tecniche di sequenziamento genico di un organismo è stato possibile lavorare sul microbiota senza dover coltivare i microbi in laboratorio. La tecnica facilita inoltre il confronto tra sequenze di DNA di diversi microroganismi isolati da differenti parti del corpo umano e da diverse persone. In questo modo nuovi membri entrarono a far parte del microbioma e più di 200 furono caratterizzati.
La diversità microbiologica del microbiota umano è stimata tra 900 e 1000 differenti specie di microrganismi che costituiscono una raccolta straordinaria di serie di geni caratteristici di un microrganismo o genomi. Questa diversità si esprime non solo tra una persona e l'altra ma anche all'interno dello stesso individuo tra la mano destra e la sinistra. Per esempio in uno studio è emerso come solo il 17% delle 150 specie presenti sulla superficie palmare di una mano era identificabile anche sull'altra mentre circa il 13% era condiviso con un altro soggetto.
Analogamente, l'intestino umano è sede di grande diversità di microorganismi: uno studio effettuato su un gruppo di 124 Europei sono stati isolati più di 3 milioni di geni. Molti di questi geni corrispondono a batteri che frequentemente colonizzano la flora microbica intestinale umana e circa 160 specie di batteri intestinali sono condivisi tra diversi individui. Pertanto, sarebbe possibile individuare "comunità" di microorganismi anche non classicamente coinvolti nelle malattie del corpo umano ma che contribuiscono alla costituzione della diversità microbiologica intestinale anche in rapporto alle intarazioni tra fattori ambientali (ad es. dieta), culturali e genetici.
A cosa serve il microbiota? La maggior parte dei microrganismi colonizzanti il corpo umano portano beneficio all'individuo provvedendo a fornire caratteristiche capacità altrimenti assenti. Ad esempio, alcuni microbi trovati a livello intestinale possono produrre elementi nutrizionali essenziali a partire dal cibo ingerito o prevenire l'espansione incontrastata di popolazioni microbiche pericolose per l'essere umano.
Tuttavia, ci sono microorganismi nel microbiota umano correlati ad agenti patogeni ovvero a microbi che potrebbero causare malattia. Alcuni esempi sono batteri del genere degli Streptococchi, Staffilococchi, Enterococco etc. Anche il normale processo di riconoscimento e tolleranza immunologica di alcuni microbi simili al corpo umano potrebbe incorrere in criticità durante episodi infiammatori in certi soggetti predisposti. Per mantenere l'equilibrio della flora intestinale, il medico dovrebbe sempre prescrivere non solo la terapia antibiotica in caso di un'infezione batterica ma anche la terapia preventiva e ricostitutiva del microbiota fisiologico. Infatti gli antibiotici uccidono o inibiscono la crescita dei batteri causa di malattia ma allo stesso tempo rischiano di danneggiare anche la sana flora intestinale e indurre sintomi gastrointestinali quali diarrea, nausea, mal di pancia. I fermenti lattici non sono tutti uguali ma ne esistono di diversi tipi e a diversi dosaggi. Alla luce delle conoscenze attuali sul microbioma la scelta di reintegrare i microrganismi utili acquisisce ulteriore supporto scientifico. La prospettiva in questo campo è il perfezionamento continuo della tipologia e posologia: dose, modi, e durata della trattamento microbiotico, preventivo o terapeutico da parte del medico curante senza effetti indesiderati. I microorganismi più comunemente prescritti per questo scopo sono i lactobacilli ed i bifidobatteri ma sono commercializzati anche lieviti. La scelta dei lieviti come il Saccaromyces potrebbero ad esempio esacerbare le malattie intestinali croniche ed aumentare la produzione di autoanticorpi già maggiormente presenti nei pazienti con malattie autoimmuni rispetto a gruppi di controlli sani. L'aspetto importante è quindi la non sostituibilità in farmacia di un trattamento probiotico prescritto da un medico esperto e competente con un altro che non ha alcuna equivalenza ma caratteristiche ed effetti diversi.
Inoltre, recenti studi scientifici sull'obesità avrebbero associato l'eccesso "Prevotella" ed altri batteri produttori di gas metano nei soggetti obesi rispetto al gruppo di controllo normopeso. L'ipotesi formulata per spiegare l'osservazione è che alcune popolazioni di batteri possano favorire un maggior assorbimento dei carboidrati dal cibo ingerito. I carboidrati in eccesso rispetto alle richieste metaboliche sono depositati poi come tessuto adiposo o grasso.
In conclusione, la ricerca scientifica applicata al microbioma umano continuerà ad illuminare aspetti molto interessanti della nostra salute. Comprendere meglio le interazioni tra ambiente e l'essere umano, inclusi i fattori nutrizionali, potrebbe condurre a nuove raccomandazioni dietetiche da parte dei medici e quindi a modifiche nella produzione di cibo e bevande. Ultimo ma non meno importante è l'applicazione del microbioma per la prevenzione, diagnosi e terapia di molte malattie.
Bibliografia:
- Singh RK, Chang H-W, Yan D, et al. Influence of diet on the gut microbiome and implications for human health. Journal of Translational Medicine. 2017;15:73.
- Fijan S. Microorganisms with Claimed Probiotic Properties: An Overview of Recent Literature. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2014;11:4745-4767.
- Rinaldi M et al. Anti-Saccharomyces cerevisiae autoantibodies in autoimmune diseases: from bread baking to autoimmunity. Clin Rev Allergy Immunol. 2013;45:152-61.
- Menni C et al. Gut microbiome diversity and high-fibre intake are related to lower long-term weight gain. Int J Obes (Lond). 2017;41:1099-1105.
Podcast: Gateway to the Mind - BBC Radio 4 (in inglese)
BBC Health: How bacteria are changing your mood
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