Approcci per modulare il microbiota intestinale e migliorare la patologia metabolica

patologia metabolica

Gli interventi dietetici favoriscono modifiche compositive e funzionali del microbiota intestinale (Dao et al., 2016), correlati con miglioramenti dello stato di salute.

a) Principali effetti dei probiotici e prebiotici nella prevenzione e nel trattamento dell’obesità

Esistono prove coerenti, a sostegno dell’obesità, come uno dei principali problemi di salute pubblica in tutto il mondo, portando a importanti sforzi volti ad attuare programmi di prevenzione dell’obesità e identificare nuovi target terapeutici e di intervento. I trattamenti classici per l’obesità includono la chirurgia bariatrica e gli approcci multicomponenti non chirurgici, basati sulla terapia comportamentale, cambiamenti dietetici, attività fisica e farmacoterapie (Kumar et al., 2017). Tuttavia, queste strategie mostrano effetti collaterali e/o costi elevati, che ostacolano il successo a lungo termine. A questo proposito, la chirurgia bariatrica è stata correlata alla maggior perdita di peso corporeo e controllo delle comorbilità, correlate all’obesità, ma non è ampiamente utilizzata a causa dei costi elevati e dell’alto rischio di eventi avversi, tra cui anemia e re-interventi. Inoltre, questa strategia terapeutica è sconsigliata nella popolazione pediatrica/adolescenziale, perché, oltre a ragioni etiche, le sue complicazioni e le conseguenze a lungo termine sono più gravi di quanto non lo siano nella popolazione adulta (Colquitt et al., 2014, Durkin et al., 2017). Appare, quindi, chiaro che gli interventi sullo stile di vita dovrebbero essere la principale alternativa per curare l’obesità, soprattutto in età scolare.

Sulla base del fatto che, il microbiota intestinale differisce chiaramente tra individuo obeso e magro (Markowiak et al., 2017), la modulazione selettiva del microbiota intestinale, utilizzando probiotici e/o prebiotici, è emersa come una potenziale terapia per il controllo dell’aumento di peso sia negli obesi che nei soggetti predisposti all’obesità (Ganjayi et al., 2019, Sonnenburg et al., 2016). Ci sono prove convincenti che, prebiotici e probiotici possano avere un impatto positivo sulla salute metabolica nei modelli animali e nell’uomo (Dao et al., 2016, Cani et al., 2015, Delzenne et al., 2011), anche se pochi sono gli studi condotti sulla perdita di peso con integrazione probiotica o prebiotica. Inoltre, è stata dimostrata una tendenza verso una maggior perdita di peso e miglioramento metabolico, quando i probiotici

126 vengono assunti in combinazione con CR (Calorie Restriction) (Sanchez et al., 2017, Madjd et al., 2016).

b) Restrizione calorica e interventi dietetici

Un approccio, che permette di comprendere al meglio l’impatto del microbiota intestinale sull’ospite, è quello di studiare i tratti che sono stati costantemente associati ad un miglior stato di salute, determinandone le modifiche con gli interventi dietetici e le loro relazioni. Nello studio MICRO-Obes 49 adulti in sovrappeso e obesi sono stati sottoposti a CR per 6 settimane, seguite poi da un regime di mantenimento del peso per altre 6 settimane. Gli individui, che avevano alla base una bassa ricchezza genetica, hanno subito un aumento significativo della ricchezza microbica dopo CR (Cotillard et al., 2013). Al contrario, la ricchezza non è cambiata per quelli con livelli basali più alti. Questo suggerisce che, potrebbe esserci un limite di diversità in ciascun individuo che, una volta raggiunto, non può essere superato da un intervento dietetico solamente (Sonnenburg at al., 2016). Ulteriori risultati dallo studio MICRO-Obes hanno mostrato che, A. muciniphila in realtà è diminuita nel periodo di perdita di peso in soggetti con la più alta abbondanza basale e solo moderatamente è aumentata in soggetti con bassa abbondanza basale (Dao et al., 2015). Per tutto l’intervento, i soggetti con livelli basali maggiori di A. muciniphila hanno mantenuto un’abbondanza 100 volte maggiore di quelli con bassi livelli basali.

Risultati clinici e cambiamenti della composizione microbica, in risposta a interventi dietetici, sono variabili tra gli individui (cioè come i responder e i non-responder) (Kovatcheva-Datchary et al., 2015). Questo solleva la questione che, gli interventi personalizzati potrebbero essere il prossimo passo per svelare come il microbiota intestinale influenzi gli esiti sanitari e come ottimizzi la risposta agli interventi dietetici.

Sebbene gli interventi dietetici a breve termine portino a cambiamenti della composizione del microbiota intestinale (David et al., 2014), sta diventando sempre più chiaro che, le abitudini alimentari a lungo termine e la composizione microbica, prima di un intervento dietetico o CR, influiscano fortemente sulla risposta dell’individuo (GD Wu et al., 2011, Cotillard et al., 2013, Dao et al., 2015).

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MICROBIOTA INTESTINALE E NUTRIZIONE

PERSONALIZZATA

Il microbiota intestinale è l’insieme di microrganismi, che colonizzano l’intestino dell’uomo (Singh et al., 2017) e la sua attività è influenzata da variabili, come età, sesso, malattie cronico-degenerative (CDD) ed etnia (Annalisa et al., 2014, De la Cuesta-Zuluaga et al., 2019). Il microbiota intestinale modula la patogenesi, la progressione e il trattamento delle malattie, che vanno dai disordini metabolici alle malattie neurologiche (Cho et al., 2012, Le Chatelier et al., 2013, Ley et al., 2006). Pertanto, l’equilibrio della sua composizione è importante, affinchè si mantenga uno stato di salute. In effetti, gli studi hanno dimostrato che, l’alterazione del rapporto Firmicutes/Bacteroidetes può causare lo sviluppo di patologie metaboliche, come obesità centrale e DMT2 (Noce et al., 2019). Il microbiota ospita anche modelli di espressione genica, abitudini alimentari, attività fisica, farmaci e altri fattori dello stile di vita, che ne possono alterare l’abbondanza e la diversità microbica (De la Cuesta- Zuluaga et al., 2019, Gelli et al., 2017). Tutti i macronutrienti svolgono un’azione sul microbiota intestinale, causando un cambiamento nella sua composizione con effetti positivi o negativi sulla salute dell’ospite.

Nell’ultimo decennio la modulazione microbica intestinale, attraverso l’assunzione di probiotici, prebiotici, antibiotici e postbiotici ha suscitato un notevole interesse nella comunità scientifica (Pujia et al., 2017). Il rimodellamento delle interazioni ospite-microbiota, attraverso un’alimentazione personalizzata, è una nuova via terapeutica sia per il controllo delle malattie che per la prevenzione. Sebbene i primi eventi della vita abbiano forti effetti sul microbiota, questo mantiene un certo grado di flessibilità e può essere modulato attraverso l’esposizione a una varietà di fattori ambientali (Yatsunenko et al., 2012). Di questi, la dieta è il determinante chiave della configurazione del microbiota, attraverso la modulazione dell’abbondanza di specie specifiche e delle loro funzioni individuali o collettive (Claesson et al., 2012, David et al., 2014, Muegge et al., 2011, Rajilic-Stojanovic et al., 2013). Infatti, schemi dietetici o alimenti specifici possono alterare la presenza di diversi tipi di batteri nell’intestino, che a loro volta possono influire sulla salute dell’ospite (Valdes et al., 2018). Inoltre, gli effetti di una particolare dieta sugli individui differiscono da persona a persona e possono essere influenzati da una combinazione di caratteristiche dell’ospite e del microbioma (Rothschild et al., 2018, Zeevi et al., 2015). Diversi studi in vivo, sia su modelli

128 animali che sull’uomo, hanno tentato di spiegare l’influenza del microbiota sullo stato di salute. I modelli animali possono aiutare a comprendere il meccanismo che regola la composizione del microbiota e le sue interazioni con l’ambiente e, quindi, si può trasferire questa conoscenza agli esseri umani (Goodrich et al., 2014). A sostegno di questa scoperta rivoluzionaria, Zeevi et al. (Zeevi et al., 2015) hanno sviluppato un algoritmo machine- learning in grado di prevedere i livelli di glicemia postprandiale, attraverso l’integrazione di dati clinici, come i parametri del sangue e la composizione del microbiota intestinale. Questa interessante applicazione ha dimostrato di essere utile per diminuire i livelli di glucosio postprandiale, anche se l’utilità di tale intervento personalizzato dovrebbe essere studiato per un periodo più lungo e su una popolazione più ampia. Dunque, alla luce di queste nuove evidenze, il cross-talk tra dieta, microbiota intestinale e salute apre la strada per nuove strategie terapeutiche. Le modalità di interazione tra microbiota e ospite sono differenti, tra queste troviamo: la modulazione del sistema immunitario dell’ospite (Haverson et al., 2007), la salute metabolica (Karlsson et al., 2013) e la promozione di crescita di alcune specie batteriche (Dao et al., 2016). Dati recenti mostrano che, la nutrizione personalizzata gioca un ruolo fondamentale per prevenire lo sviluppo di CDD, come DMT2 e obesità (Magni et al., 2017). La possibilità di intervenire in condizioni patologiche, attraverso la variazione della dieta, finalizzata al miglioramento dello stato di salute, è di notevole interesse e sempre più praticabile (Merra et al., 2017).

Pertanto, è evidente che, gli approcci nutrizionali personalizzati mirano a identificare le caratteristiche chiave del microbioma intestinale, prevedendo la risposta a particolari componenti alimentari. La sfida principale nello sfruttare il potenziale della nutrizione personalizzata, basata sul microbioma, è identificare come l’ospite, il microbioma e l’esposizione alimentare interagiscano fra loro nel plasmare le risposte alimentari. Collettivamente, tre sistemi chimicamente e biologicamente complessi funzionano insieme e si influenzano a vicenda per determinare le risposte dietetiche di un individuo: dieta, che consiste di migliaia di molecole chimiche diverse e varia tra gli individui non solo nella composizione, ma anche nei tempi e nella regolarità del consumo; microbiota, che comprende diverse centinaia di ceppi batterici, che formano una rete ecologica con stati più o meno favorevoli; fisiologia e metabolismo dell’ospite, che comprende la secrezione di enzimi digestivi e altre molecole nell’intestino, nonché la regolazione immunitaria in risposta alla colonizzazione batterica delle superfici corporee (Kau et al., 2011, Zmora et al., 2019). Questi tre sistemi sono altamente interconnessi e interdipendenti.

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