Con connessioni così forti tra intestino e salute generale, non sorprende che le persone desiderino ottenere un maggiore controllo sull’ecologia intestinale attraverso probiotici e prebiotici. Vediamo nello specifico studi sui probiotici.
Microbioma intestinale: i benefici e cosa succede quando non è in equilibrio
Il microbioma ci aiuta ad abbattere i composti tossici, a produrre vitamine e scomporre le fibre dalla nostra dieta. Ceppi simbiotici come il B. thetaiotaomicron inducono anche le nostre cellule a produrre molecole antibiotiche che estirpano batteri patogeni come la Listeria. Gli squilibri nella comunità possono danneggiare il tessuto intestinale e portare a malattie infiammatorie croniche come la colite ulcerosa e il morbo di Crohn.
Intestino sano con probiotici e prebiotici
Con connessioni così forti alla salute generale, non sorprende che le persone desiderino ottenere un maggiore controllo sull’ecologia intestinale attraverso probiotici e prebiotici.
Parliamo nello specifico dei prebiotici
L’idea è quella di integrare la nostra dieta con dosi più elevate dei nutrienti che amano i batteri intestinali.
I prebiotici sono solo integratori di fibre alimentari. Un esempio è l’inulina, un tipo di fibra alimentare presente in molte verdure comuni. Mangiare inulina può aumentare i livelli di simbionti bifidobatteri e lattobacilli; al contrario, le diete a basso contenuto di fibre sono associate ad una ecologia microbica interrotta che incorpora una maggiore abbondanza di specie patogene.
Come lassativi naturali, i prebiotici hanno alcuni effetti collaterali benevoli ma sconvenienti che hanno forse limitato la loro popolarità come integratori alimentari. Tuttavia sembrano essere un determinante chiave della composizione e della salute del microbioma umano.
I batteri possono essere selezionati metabolicamente ingerendo un tipo specifico di fibra alimentare? La ricerca
Questo fa sorgere la domanda: i prebiotici (fibre alimentari) possono essere usati per manipolare i probiotici (batteri) per favorire la vitalità dei membri non patogeni del microbioma intestinale? E più specificamente, i batteri possono essere selezionati metabolicamente ingerendo un tipo specifico di fibra alimentare?
Il gruppo di ricerca di Sonnenburg a Stanford cerca di rispondere a domande come queste da oltre un decennio. In precedenza hanno dimostrato che l’aggiunta di inulina alla dieta di topi privi di germi ha permesso loro di sostenere le colonie di Bacteroides. Un primo passo cruciale, ma di solito gli umani non sono privi di germi e ogni specie batterica di recente introduzione deve affrontare gli attuali residenti all’arrivo. Quindi hanno cercato di fare la stessa cosa con tre diversi microbiomi pre-stabiliti, due dei quali provenivano da donatori umani. Hanno così creato questi topi umanizzati che fungono da modelli dei nostri microbiomi.
Dettagli dello studio
La specie introdotta è un ceppo fluorescente verde geneticamente modificato di Bacteroides (NB001) in grado di metabolizzare un tipo esotico di fibra alimentare chiamata porfido, che è eccezionalmente abbondante nelle alghe marine. A circa 10 topi per ciascuno dei tre microbioti sono stati dati NB001; poi, questi topi sono stati nutriti con una dieta a basso contenuto di fibre per sette giorni, seguiti da sette giorni di una dieta arricchita con inulina o porfirano. Ogni giorno, i ricercatori hanno raccolto diligentemente i campioni fecali dei topi e coltivato i batteri all’interno per osservare quanto NB001 ci fosse.
I risultati, il prebiotico ha benefici sui batteri buoni dell’intestino
Durante il periodo di bassa fibra, NB001 è stato osservato in due dei tre microbiota testati, mentre è sceso al di sotto del limite di rilevamento nell’altro. Una volta che i topi hanno iniziato a mangiare il porfido, i loro livelli di NB001 sono aumentati di almeno 10.000 volte in tutti e tre i microbioti. L’inulina non può produrre lo stesso effetto.
Ulteriori risultati hanno mostrato che i geni responsabili del metabolismo del porfido erano vitali per NB001 per superare gli effetti prioritari esercitati da altri ceppi di Bacteroides trincerati nell’intestino. La mutazione di questi geni ha abolito la competenza di NB001 a colonizzare animali alimentati con diete a base di porfido. Allo stesso modo, la trasformazione di questi geni in altri due ceppi di Bacteroides ha permesso loro di replicare i risultati osservati con NB001. Infine, i ricercatori hanno dimostrato che il tasso di crescita dei batteri introdotti era direttamente correlato alla quantità di porfido nella dieta: quindi, il prebiotico può essere dosato come un farmaco.
Nel futuro
Presi insieme, questi dati suggeriscono che un giorno potremmo introdurre specie batteriche geneticamente modificate con caratteristiche desiderabili nel nostro microbioma e controllarne il destino attraverso uno specifico prebiotico. Ad esempio, i pazienti con malattie infiammatorie dell’intestino potrebbero colonizzarsi con batteri che producono potenti composti anti-infiammatori.
Tuttavia, anche se i batteri terapeutici possono essere ingegnerizzati per trattare le malattie, il porfido potrebbe non essere il miglior prebiotico da abbinare a un farmaco probiotico. Si ritiene infatti che i pochi microbi intestinali umani che possono metabolizzare il porfido abbiano acquisito il tratto tramite trasferimento genico orizzontale dai batteri marini presenti sulle alghe essiccate, che costituisce un componente importante della dieta giapponese. Quindi, mentre la rarità del metabolismo del porfido nella maggior parte delle popolazioni può fornire una solida nicchia per l’attecchimento, potrebbe essere più debole nelle persone che spesso consumano alghe.
Lo stesso potrebbe limitare potrebbe applicarsi a qualsiasi fibra alimentare. Come fare allora un ceppo di batteri che possa colonizzare rapidamente qualsiasi persona indipendentemente dalla sua dieta? La risposta potrebbe non essere quella di cercare una fibra più unica di quella di porfido, ma inventarne una. Forse in un futuro non troppo lontano, i ricercatori creeranno carboidrati abiotici ed evolveranno gli enzimi che li degradano. Le coppie di fibre e batteri sintetici ci permetteranno di inglobare rapidamente noi stessi con microbi terapeutici liberi dalla competizione metabolica con altre specie intestinali.
Le possibili conseguenze
Questa idea non è senza rischi. Proprio come i geni per il metabolismo del porfido migrarono nel microbiota intestinale, i geni dei batteri ingegnerizzati potevano sfuggire ad altre specie nel microbioma e portare a conseguenze sconosciute.