La nutrizione di precisione sta diventando una questione importante per quanto riguarda il mantenimento del peso corporeo e la gestione dell’obesità. La personalizzazione non si basa solo sul fenotipo metabolico, preferenze alimentari, storia clinica o modelli di stile di vita, ma è legata anche a criteri emergenti di individualizzazione, dove il genotipo e la composizione del microbiota intestinale sono la base per il trattamento della malattia su misura, in particolare per i disturbi metabolici. Di conseguenza, molti ricercatori si stanno interessando ai modelli dietetici per individuare il ruolo della complessa interazione tra nutrienti alimentari, composizione del microbiota intestinale e background genetico (Lang et al., 2018). Uno studio di alimentazione controllata che includeva una coorte di persone sane, che praticavano una dieta ad elevato contenuto di grassi-basso contenuto di fibre o una dieta a basso contenuto di grassi-alto contenuto di fibre, ha riscontrato dei cambiamenti della composizione del microbiota intestinale dopo 24 ore di intervento dietetico e questi cambiamenti sono rimasti stabili durante i 10 giorni di studio (Wu et al., 2011). I ricercatori hanno anche segnalato associazioni tra modello alimentare a lungo termine e popolazioni batteriche. Più specificamente, hanno segnalato una relazione tra Bacteroidetes con proteine e grassi animali e Prevotella con carboidrati (Wu et al., 2011). Allo stesso modo, altri interventi nutrizionali hanno rilevato una diminuzione della diversità batterica dopo una dieta ad alto contenuto di grassi-alto contenuto di zuccheri e a basso contenuto di grassi-alto contenuto di zuccheri in ratti. Queste diete erano associate ad un aumento dell’infiammazione intestinale e cambiamenti nel collegamento intestino-cervello, che riguardano la deposizione dell’incremento di grasso corporeo (Sen et al., 2017).
140 Alcuni autori hanno evidenziato la speranza di utilizzare un’analisi integrativa delle popolazioni microbiche intestinali, insieme ad analisi metabolomiche, per valutare oggettivamente l’aderenza a piani alimentari salutari e per aiutare a chiarire le componenti dietetiche esplicite di questi modelli, come il modello della dieta Mediterranea, e il loro ruolo putativo nelle complesse interazioni riguardanti lo sviluppo di disturbi cardiometabolici (Jin et al., 2019). Ad esempio, uno studio ha riportato differenze nella composizione del microbiota intestinale associata a una dieta salutare in persone con obesità (Kong et al., 2014). Più specificamente, gli individui che avevano un apporto alimentare più sano avevano aumentato la ricchezza microbica e ridotto le concentrazioni di marker infiammatori (Kong et al., 2014). Allo stesso modo, alcuni autori hanno evidenziato la necessità di ulteriori indagini per determinare la risposta batterica a specifici interventi dietetici e gli effetti benefici sul metabolismo dell’ospite (Etxeberria et al., 2015, Zhang et al., 2016). Tuttavia, nuovi marcatori metabolici o nuove tecnologie, che possono aiutare a chiarire l’apporto nutrizionale di specifiche diete, sono necessari per sviluppare valutazioni nutrizionali specifiche e determinare come influenzano il microbiota intestinale e le interazioni genetiche. Tali tecnologie consentirebbero una determinazione più accurata di effetti specifici di macronutrienti sulle vie metaboliche e su segnali endocrini, che sono relativi allo sviluppo dell’obesità. In effetti, alcune ricerche hanno confermato precedenti associazioni tra il genotipo dell’ospite e il microbiota intestinale in relazione all’adiposità viscerale (Beaumont et al., 2016, Le Roy et al., 2018). Più specificamente, un gruppo ha descritto l’effetto benefico di una dieta ipocalorica ricca di proteine su individui in sovrappeso, che avevano una variazione del genotipo LCT (che codifica per la lattasi) correlato a Bifidobacterium (Heianza et al., 2018).
Oltre a questi studi, i dati suggeriscono che le interazioni tra fattori dietetici, come la distribuzione di macronutrienti, la composizione del microbiota intestinale e il background genetico sono associati a impedimenti metabolici trovati nell’obesità (Cuevas-Sierra et al., 2019). Lo studio olistico delle caratteristiche dell’individuo e la sensibilità associata ai metaboliti del microbiota intestinale potrebbe aiutare a sviluppare nuove strategie nella valutazione nutrizionale, che migliora l’efficacia della prevenzione e del trattamento dell’obesità (Chua et al., 2017). Ulteriore ricerca su questo argomento dovrebbe essere progettato per determinare lo screening e gli strumenti di rilevamento, che si basano su specifici enterotipi, metaboliti per la salute umana, bilancio energetico e controllo del peso (Canfora et al., 2019) per migliorare la personalizzazione della pratica clinica per la
141 prevenzione e il trattamento dell’obesità (Salonen et al., 2014). Con l’obiettivo finale degli studi, che è lo sviluppo di una consulenza nutrizionale di precisione, ulteriori ricerche devono essere intraprese per comprendere meglio le interazioni complesse coinvolte nello sviluppo dell’obesità. Questa ricerca deve essere condotta prima dell’integrazione di tutte le informazioni individuali su stili di vita e ambiente, spunti culturali, storia clinica (inclusi gli eventi avversi sugli effetti di farmaci, allergie e intolleranze), livello di attività fisica, sonno e piani dietetici, preferenze alimentari e fattori comportamentali (che è l’esposizione) con dati biologici inclusi ritmi circadiani, genetica, epigenetica, metagenomica e metabolomica.
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Capitolo IV
CONCLUSIONI
Il tratto gastrointestinale ospita una comunità microbica diversificata e dinamica, che comprende batteri, archei, virus e microbi eucariotici. Il microbiota intestinale è caratterizzato da una variabilità interindividuale dovuta a fattori genetici e ambientali. Tra quelli ambientali, le abitudini alimentari svolgono un ruolo chiave nella modulazione della composizione del microbiota intestinale. Esistono molte differenze tra il microbiota intestinale di soggetti alimentati con una dieta di tipo occidentale e quello di soggetti alimentati con una dieta ricca di fibre. Una particolare dieta può favorire la crescita di specifici ceppi batterici, spingendo gli ospiti a una conseguente alterazione del metabolismo fermentativo, con un effetto diretto sul pH intestinale, che può essere responsabile dello sviluppo di una flora patogena. Inoltre, una dieta ad elevato contenuto di grassi (HFD) può favorire lo sviluppo di un microbiota intestinale pro-infiammatorio, con un conseguente aumento della permeabilità intestinale e, di conseguenza, dei livelli circolanti di lipopolisaccaridi, oltre che allo sviluppo di malattie cronico-degenerative (CDD), tra cui l’obesità.
L’obesità è una sindrome epidemiologica mondiale ed è una malattia complessa e multifattoriale, caratterizzata da un accumulo di massa grassa, generalmente a livello viscerale. La ricerca negli ultimi anni ha chiarito il ruolo dello squilibrio tra apporto e dispendio energetico, stile di vita malsano e variabilità genetica nello sviluppo dell’obesità. Infatti, il peso corporeo eccessivo e l’accumulo di tessuto adiposo dipendono dal bilancio energetico, in cui l’assunzione cronica di macronutrienti, che producono energia, è superiore al dispedio energetico, che è sotto regolazione neuroendocrina. Recentemente, è stato proposto che, la composizione e le funzioni metaboliche del microbiota intestinale hanno un ruolo potenziale nello sviluppo dell’obesità e nelle sue comorbilità. Esistono prove dell’associazione tra batteri intestinali e obesità, sia nell’infanzia che negli adulti. Inoltre, esistono diversi meccanismi genetici, metabolici e pato-fisiologici infiammatori coinvoiti nell’interazione tra microbi intestinali e obesità. I cambiamenti microbici nell’intestino umano possono essere considerati un fattore chiave nello sviluppo dell’obesità nell’uomo, poiché può influenzare l’estrazione di energia dal cibo, il metabolismo lipidico, la risposta immunitaria e le funzioni endocrine. È stato dimostrato che, il profilo del microbiota intestinale differisce tra
143 soggetti obesi e magri, pertanto la modulazione dei ceppi batterici nel tratto digestivo può aiutare a rimodellare il profilo metabolico nell’ospite obeso, per prevenire o curare l’obesità e le sue manifestazioni metaboliche. Specificatamente, nel soggetto obeso avviene un’alterazione nel rapporto di specifiche specie batteriche, Firmicutes/Bacteroidetes.
L’impiego di diversi interventi terapeutici permette di modulare il microbiota intestinale. Tra questi vi sono l’assunzione di probiotici e prebiotici, il trapianto di microbiota fecale (FMT), la chirurgia bariatrica (BS) e l’alimentazione. L’alimentazione è un’esigenza primordiale per la sopravvivenza e il benessere umano. Tuttavia, la dieta non è solo essenziale per mantenere la crescita, la riproduzione e la salute umana, ma modula e sostiene anche il microbiota intestinale. La qualità e l’origine del cibo modellano i microbi intestinali e influenzano la loro composizione e funzione, condizionando le interazioni ospite-microbi. Tra i vari alimenti, le fibre alimentari interagiscono direttamente con i microbi intestinali, favorendo la produzione di SCFA, l’ecologia intestinale, la fisiologia e la salute dell’ospite. Le proprietà sazianti della fibra alimentare, inoltre, aiutano con il mantenimento del peso corporeo e con il controllo dell’assunzione di energia in interventi a lungo termine.
È importante l’identificazione corretta di specifici componenti dietetici, che modulano efficacemente la composizione e la funzione del microbiota intestinale e portano a un cambiamento prevedibile nella fisiologia dell’ospite. Non solo la qualità e la quantità di cibo, ma anche la durata del periodo interventistico influiscono sul microbiota intestinale. Inoltre, le differenze interindividuali nell’iniziale microbiota residente possono alterare sostanzialmente la risposta di un gruppo di batteri a un dato composto dietetico.
La nutrizione basata sul microbiota inizia ad essere utilizzata per prevedere fenotipi clinici variabili e per guidare terapie personalizzate nella sindrome metabolica e nei disturbi gastrointestinali. Gli individui possono beneficiare di programmi dietetici personalizzati, come mezzo di prevenzione delle malattie e regolazione del peso. I progressi scientifici stanno dimostrando che, per combattere l’epidemia di obesità, è bene considerare il contributo specifico non solo di carboidrati, proteine e lipidi, ma anche dei singoli aminoacidi, acidi grassi e diverse molecole derivate dai carboidrati, così come le interazioni che hanno con il patrimonio genetico e con la composizione del microbiota intestinale, che è alla base per la nutrizione e la medicina di precisione.
144 L’assunzione di grassi e zuccheri, come macronutrienti che producono energia, sono stati considerati i principali driver dell’epidemia di obesità, in quanto entrambi contribuiscono all’approviggionamento energetico. Tuttavia, poiché condividono percorsi metabolici comuni correlati all’omeostasi energetica, è oneroso delineare dall’evidenza il contributo individuale di ciascun macronutriente all’obesità. Questo problema è ulteriormente aggravato a causa delle complesse interazioni, che riguardano il metabolismo alimentare, e a causa della flessibilità metabolica integrativa di ogni individuo, che consente alle persone di adattare l’utilizzo dell’energia da diverse fonti a seconda della disponibilità e delle esigenze. In altre parole, è difficile attribuire un ruolo più deleterio per i grassi, rispetto agli zuccheri, come l’intero apporto energetico, rispetto alla spesa energetica, che potrebbe essere più importante rispetto alle fonti energetiche specifiche relative al guadagno di peso. Tuttavia, il ruolo di specifici acidi grassi e zuccheri potrebbe spiegare alcune differenze nell’efficienza energetica, mentre le proteine sembrano ridurre l’appetito e favorire la termogenesi con un effetto positivo sul mantenimento del peso corporeo. Le interazioni complesse del metabolismo alimentare coinvolgono l’intricato utilizzo di carboidrati, lipidi e proteine. Inoltre, l’equilibrio energetico è sostenuto da complessi e interconnessi processi, che implicano il controllo dell’appetito e/o della sazietà mediati da segnali neuroendocrini, oltre alle vie metaboliche intermedie che influenzano l’utilizzazione di carboidrati (glucosio), il turnover lipidico (lipogenesi e lipolisi), la termogenesi guidata dalle proteine e la fisiologia degli adipociti. Queste interazioni positive sono probabilmente indotte dalla massa magra e dalla conservazione della spesa energetica a riposo, ma evidenze passate suggeriscono che, specifici acidi grassi e aminoacidi potrebbero essere coinvolti nello stato obesogenico, in cui potrebbero essere implicati alcuni polimorfismi genetici.
In conclusione, le caratteristiche personali, associate al patrimonio genetico, e il microbiota intestinale spiegano alcune delle differenze interindividuali per l’assunzione alimentare di macronutrienti, che influiscono sul peso corporeo. Naturalmente, saranno necessarie ulteriori indagini integrative per comprendere i meccanismi che sono alla base delle reti metaboliche individualizzate dei macronutrienti per la termodinamica energetica e per ideare strategie dietetiche, basate su criteri di nutrizione personalizzata. La sfida futura è sfruttare il potenziale della nutrizione personalizzata, basata sul microbiota intestinale, per identificare come l’ospite, il microbiota e l’esposizione alimentare interagiscono fra loro nel plasmare le risposte alimentari.
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