Ruolo dei batteri nel microbiota intestinale umano

Il microbiota è l’insieme di tutti i microorganismi – batteri, virus, funghi, protozoi – che vivono in simbiosi con il nostro corpo. Alcuni sono presenti anche sulla pelle, nel cavo orale, nei polmoni e in altre sedi, ma la maggior parte si trova nell’intestino, dove prende il nome di “microbiota intestinale”.

I microrganismi che compongono il microbiota sono addirittura dieci volte più numerosi rispetto alle cellule del nostro organismo. Infatti, in ciascun individuo se ne contano oltre 100 mila miliardi ovvero circa 100 trillions in inglese. Il microbiota intestinale è il più esteso (rappresenta circa il 70% del totale): qui vivono oltre 400 specie differenti di microrganismi. Il microbiota di ogni individuo è esclusivo e rappresenta, quindi, una vera e propria impronta biologica, capace di contraddistinguerci gli uni dagli altri.

Il microbiota umano è uno straordinario esempio di mutualismo tra organismi che, convivendo, traggono vantaggio gli uni dagli altri.

Un microbiota intestinale sano svolge numerose ed importanti funzioni per tutto l’organismo:

• elimina le sostanze tossiche,
• favorisce la digestione degli alimenti,
• protegge l’apparato cardiocircolatorio
• contribuisce alla sintesi di vitamine essenziali, come ad esempio l’acido folico, le vitamine del gruppo B e la vitamina K.

Un’altra funzione svolta dal microbiota intestinale è la regolazione della motilità intestinale o peristalsi. I batteri contenuti nel lume intestinale stimolano, infatti, le cellule nervose intestinali favorendo il naturale meccanismo di contrazione e rilassamento del colon durante la digestione.

Infine, il microbiota intestinale, interagendo con il sistema immunitario, impedisce la crescita di tanti microrganismi dannosi.

Un microbiota intestinale è caratterizzato da una adeguata “biodiversità, e cioè composto da diverse specie di microrganismi presenti in un buon numero di unità, con una prevalenza di microrganismi vantaggiosi per l’uomo, e in equilibrio tra loro e con l’intestino che li ospita. Il microbiota intestinale è, infatti, composto da batteri buoni (ad esempio Bifidobatteri e Lactobacilli) e da batteri cattivi (ad esempio Enterococcus faecalis e Clostridium difficile). È fondamentale per la salute del nostro corpo che i microrganismi buoni e cattivi vivano in equilibrio (condizione definita eubiosi). Se questo equilibrio viene alterato, si instaura uno stato di disordine (definito disbiosi) che è correlato non soltanto a malattie dell’apparato digerente, ma anche a diabete e obesità, dermatite, malattie cardiovascolari, neurologiche, psichiche ed oncologiche, solo per citarne alcune. 

Come in ogni comunità, anche nel microbiota intestinale umano si possono individuare batteri che producono benefici per la salute e per questo vengono ritenuti “buoni” ed altri che non producendo azioni benefiche vengono ritenuti “cattivi”: la distinzione avviene pertanto sulla base degli effetti prodotti. Ad esempio, l’Escherichia coli (E. coli), uno dei batteri più diffusi, è principalmente un batterio “buono” e simbionte, essenziale per la salute intestinale; vive nel colon producendo vitamine K e del gruppo B; tuttavia, alcuni ceppi specifici sono “cattivi” e patogeni, causando infezioni gastrointestinali (diarrea), urinarie (cistiti) o, raramente, gravi infezioni sistemiche. Così, mentre la maggior parte dei ceppi è innocua e costituisce una parte importante della flora batterica intestinale, aiutando a combattere i batteri patogeni, alcuni ceppi (come E. coli produttore di tossina Shiga – STEC) sono pericolosi e causano gravi intossicazioni alimentari.

Principali Batteri Buoni e Loro Ruolo

• Bifidobatteri (Bifidobacterium): batteri anaerobici (probiotici) che colonizzano principalmente il colon (intestino crasso) e il tratto vaginale, fondamentali per la digestione delle fibre e la produzione di acido lattico e acetico, abbassando il pH intestinale e inibendo i batteri patogeni. Essenziali per la digestione del latte materno nei neonati, aiutano la maturazione del sistema immunitario, rafforzano la barriera intestinale, prevenendo l’ingresso di sostanze nocive, sintetizzano vitamine del gruppo B e vitamina K. A differenza dei lattobacilli che producono soprattutto acido lattico, i bifidobatteri metabolizzano le fibre producendo acidi grassi a corta catena (come l’acetato), che sono cruciali per la salute dell’intestino.
• Faecalibacterium prausnitzii: Fondamentale per la produzione di butirrato, un acido grasso a catena corta che nutre le cellule del colon e riduce l’infiammazione, costituisce circa il 5% del totale dei batteri nell’intestino umano, svolgendo un ruolo chiave nel mantenimento dell’equilibrio del microbiota, in particolare rafforzando la barriera intestinale e riducendo le infiammazioni.  Produce molecole come la proteina MAM (Microbial Anti-inflammatory Molecule), in grado di bloccare vie infiammatorie, risultando cruciale in condizioni come le malattie infiammatorie intestinali (IBD). Sostiene e migliora le “giunzioni strette” (tight junctions) tra le cellule della mucosa intestinale, riducendo la permeabilità.  La sua presenza è indice di un microbiota in salute; un basso livello di questo batterio è associato a patologie tra cui malattie infiammatorie intestinali e tumore del colon-retto. Si nutre di fibre alimentari come i frutto-oligosaccaridi (FOS) e i galatto-oligosaccaridi (GOS).

In sintesi, è considerato un batterio “amico” essenziale, spesso ridotto in pazienti con colite ulcerosa o m. Crohn, il cui aumento è associato a una migliore salute gastrointestinale.

• Lattobacilli (Lactobacillus): Proteggono la mucosa intestinale e aiutano a digerire il lattosio (es. L. rhamnosus GG, L. acidophilus, L. gasseri). Trasformano zuccheri in acido lattico (fermentazione), proteggendo la mucosa intestinale e sostenendo il sistema immunitario.  Popolano l’ambiente vaginale, mantenendo il pH acido (tra 3.7 e 4.5) e creando un ambiente ostile per i batteri nocivi. Prevengono disturbi intestinali, contribuendo al miglioramento della digestione e all’assorbimento dei nutrienti, favoriscono il riequilibrio della flora batterica intestinale (specialmente dopo antibiotici). Producono batteriocine o lactocine e perossido di idrogeno, sostanze in grado di inibire la crescita di batteri nocivi e patogeni come la Candida. Supportano l’autofagia delle cellule della mucosa, eliminando i microorganismi invasori. I lattobacilli inattivati (tindalizzati) nei prodotti skincare aiutano a riequilibrare il microbioma cutaneo, migliorando la barriera cutanea in pelli secche o con acne.
• Bacteroides: sono batteri anaerobi commensali predominanti nel microbiota intestinale umano (circa il 55% della flora) ove svolgono un ruolo fondamentale nel metabolismo. Le loro funzioni principali includono la scomposizione di glicani e fibre complesse, la modulazione del sistema immunitario, la produzione di acidi grassi a catena corta e la competizione contro patogeni. In particolare, sono cruciali per la scomposizione di carboidrati complessi (fibre) e zuccheri che l’organismo umano non riesce a digerire da solo; attraverso la fermentazione, producono acidi grassi a catena corta (come l’acetato e il propionato) che nutrono le cellule del colon.

Specie come il Bacteroides thetaiotaomicron promuovono la creazione di una barriera intestinale impermeabile e stimolano l’angiogenesi (formazione di vasi sanguigni).

Il Bacteroides fragilis aiuta a educare il sistema immunitario, prevenendo malattie infiammatorie del colon. Partecipa alla produzione di vitamine essenziali, inclusa la vitamina K e alcune del gruppo B. Contribuisce a mantenere l’equilibrio del microbiota, competendo con batteri nocivi.

Sebbene mutualistici, alcuni Bacteroides possono causare infezioni opportunistiche (es. peritonite, appendicite) se si spostano dall’intestino ad altre sedi corporee. Inoltre, un eccesso di Bacteroides (sovracrescita) rispetto ai batteri protettivi (come Bifidobacterium) può indicare uno stato di disbiosi e un’alterata risposta infiammatoria

Ruolo del butirrato intestinale

Il butirrato, un acido grasso a catena corta prodotto dal microbiota intestinale, è prodotto dal microbiota attraverso la fermentazione delle fibre alimentari, in particolare da alimenti come i legumi, ed è fondamentale per la salute intestinale:

• agisce come fonte energetica per i colonociti,
• nutre le cellule intestinali, rinforza la barriera intestinale e possiede proprietà antinfiammatorie
• riduce l’infiammazione e regola il sistema immunitario
• contribuisce a mantenere l’equilibrio del microbiota (eubiosi), contrastando la crescita di batteri nocivi.
• aiutano ad assorbire nutrienti e sintetizzare vitamine (es. vitamine del gruppo B e vitamina K)
• inibisce le cellule tumorali, ed è efficace nel trattamento del colon irritabile e dolori addominali.
  • l’acido butirrico è un ingrediente efficace per la gestione del colon irritabile (IBS), che colpisce il 10-20% della popolazione, riducendo dolori e disagi addominali.
• il butirrato, specialmente se supportato da probiotici come il Saccharomyces boulardii, è efficace nel ridurre la durata della diarrea infettiva e quella associata agli antibiotici.

I principali batteri produttori di butirrato nel colon umano sono anaerobi stretti che fermentano le fibre alimentari. Le specie chiave includono membri dei Clostridia (raggruppamenti XIVa e IV), come:

Faecalibacterium prausnitzii: Uno dei più abbondanti produttori nel microbiota umano, noto per le sue proprietà antinfiammatorie.

• Roseburia spp. (es. R. intestinalis, R. hominis): Produttori efficienti di butirrato.
• Eubacterium rectale: Molto comune nell’intestino, converte la fibra in butirrato.
• Clostridium butyricum (CBM588): Un ceppo probiotico noto per l’alta produzione di butirrato e il supporto alla barriera intestinale.
• Clostridium acetobutylicum: Molto diffuso in contesti industriali.

La produzione di butirrato può essere favorita attraverso l’assunzione di prebiotici (fibre) che fungono da nutrimento per questi batteri, tra cui:

• Alimenti ricchi di fibre solubili: Cipolle, aglio, banane, carciofi e asparagi.
• Alimenti integrali e legumi.

Per mantenere alta la popolazione di batteri buoni, è fondamentale un’alimentazione ricca di fibre (prebiotici) e alimenti fermentati (probiotici) come yogurt, kefir e crauti.

I “batteri cattivi”

I “batteri cattivi” nel microbiota, o meglio definiti patobionti, sono microrganismi potenzialmente nocivi che, in condizioni di equilibrio (eubiosi), sono presenti in piccole quantità. Quando prevalgono, causano disbiosi, danneggiando la barriera intestinale e scatenando infiammazioni. Tra i principali figurano

• Clostridium difficile, è un batterio anaerobio, Gram-positivo, presente fisiologicamente nella flora batterica della vagina e dell’intestino. Poiché il Clostridium difficile è rintracciabile nelle feci, ci si può infettare con questo batterio toccandosi, con le mani, la bocca e le altre mucose (come quelle del naso o degli occhi) dopo aver maneggiato oggetti o superfici contaminati con feci. Clostridium difficile può vivere per lunghi periodi su oggetti e superfici. Le più importanti norme di prevenzione sono: lavarsi le mani dopo aver usato la toilette e in ogni caso prima di mangiare; assicurarsi che il bagno che si utilizza sia pulito, soprattutto nel caso in cui sia stato precedentemente usato da qualcuno affetto da diarrea.  Mediante la produzione nell’intestino di una tossina necrotizzante alcuni ceppi possono causare nell’uomo la colite soprattutto quando riescono a moltiplicarsi nell’intestino in grandi quantità (questo accade, ad esempio, quando la flora batterica intestinale si modifica a loro favore come avviene, ad esempio, in seguito a terapia antibiotica orale protratta nel tempo). A maggior rischio di contrarre questa infezione sono in particolare le persone sottoposte a uso prolungato di antibiotici.
• Enterococcus faecalis, sono batteri gram positivi e si presentano con una caratteristica forma rotondeggiante o ovale, disposti a catenelle, e possono sopravvivere in diversi ambienti, inclusi contesti ad alti livelli di salinità e con variazioni estreme di clima, resistendo persino a temperature di 60°C per brevi periodi. Tali microrganismi sono tipicamente presenti nelle feci; nella maggior parte dei casi, l’infezione è di origine nosocomiale, acquisita cioè all’interno di strutture sanitarie e ospedaliere; si diffonde spesso per contatto diretto con persone o strumenti infetti o attraverso l’uso di attrezzature non sterili. I fattori di rischio principali comprendono la presenza di cateteri vescicali, l’età avanzata, l’immunodepressione e la prolungata permanenza in ambiente ospedaliero.
• Escherichia coli(ceppi patogeni), è un batterio gram-negativo che normalmente si trova nel nostro intestino. È parte del microbiota ed è un batterio commensale, che sopravvive grazie all’organismo in cui vive, ma allo stesso tempo svolge una sua funzione, ad esempio, producendo vitamina K. L’E. coli è un bacillo asporigeno, può vivere in un ambiente con o senza aria, fermenta il lattosio ed ha la caratteristica microscopica di avere estroflessioni che gli consentono di aderire alla parete dell’organo che colonizza; grazie a questa proprietà può attaccarsi alle pareti di vescica e dell’uretra, creando cistiti, uretriti e infezioni di varia gravità, soprattutto se non trattate adeguatamente. La maggior parte dei ceppi di Escherichia coli sono innocui, dal momento che questo microrganismo vive da commensale nel nostro organismo, ma alcuni ceppi possono essere causa di patologie più o meno gravi, che nella maggior parte dei casi interessano l’intestino e l’apparato urinario.
• Helicobacter pylori, è un batterio spiraliforme che può colonizzare la mucosa gastrica, il rivestimento dello stomaco umano. L’infezione è spesso asintomatica, ma talvolta può provocare gastrite e ulcere a livello dello stomaco o del duodeno, L’uomo è l’unico serbatoio noto di questo batterio. A lungo termine, l’infezione da  pyloriè associata a un aumento di 2-6 volte del rischio di linfoma MALT e soprattutto di carcinoma gastrico, il secondo cancro più comune nel mondo.
• Genere Proteus,  microrganismi Gram-negativi, aerobi e mobili, come Proteus mirabilis (la specie più frequentemente isolata), Proteus vulgaris (spesso associato a condizioni di immunocompromissione), Proteus penneri (soprattutto  nel tratto gastrointestinale).  Sebbene facciano parte della flora batterica commensale, possono diventare patogeni opportunisti (causando ad esempio infezioni urinarie) in soggetti con sistema immunitario indebolito o altre patologie pregresse. Questi batteri sono in grado di persistere nel sistema gastrointestinale grazie alla capacità di adesione alle proteine dell’ospite, come collagene, fibrinogeno e fibronectina.
• funghi come Candida albicans, normalmente presente nel microbiota gastrointestinale in equilibrio simbiotico. Quando questo equilibrio si rompe a causa di stress, antibiotici o dieta scorretta, il fungo prolifera, causando sintomi come gonfiore, dolore, diarrea e stanchezza.

Conclusioni

In conclusione, sono considerati “cattivi” perché producono tossine che attaccano la mucosa, aumentando la permeabilità intestinale; competono e talvolta sostituiscono i batteri buoni, provocando infiammazioni croniche correlate a malattie come diabete, obesità, e malattie infiammatorie intestinali (IBD). Spesso si attivano o proliferano dopo l’uso di antibiotici che eliminano la flora benefica, approfittando dello spazio libero. Possono produrre metaboliti tossici o produrre enzimi che alterano la digestione e l’assorbimento.

Un microbiota equilibrato, ricco di bifidobatteri e lattobacilli, è essenziale per mantenere questi batteri a bada.