Come tutti gli acidi grassi a corta catena, è prodotto naturalmente dalla fermentazione dei residui alimentari (in particolare, delle fibre alimentari) realizzata dal microbiota intestinale a livello del colon. Si comporta sia come un prebiotico sia come un post-biotico, a seconda dei ceppi batterici con cui interagisce.

Tra le fibre più facilmente trasformate in acido butirrico si annoverano ad esempio:

• amido resistente, quella frazione dell’amido che resiste ai processi digestivi intestinali e che non viene quindi assorbito; si trova ad esempio in:
  • orzo e avena non macinati,
  • amido retrogradato (ad esempio insalata di pasta fredda, pane raffermo, …);
• crusca d’avena,
• pectina, contenuta ad esempio in
  • pere,
  • mele,
  • prugne,
  • uva spina,
  • arance e altri agrumi (soprattutto nella buccia);
• fruttani, che si trovano spesso nella frazione di fibra solubile di alimenti ad alto contenuto di zolfo, come ad esempio:
  • verdure crocifere (broccoli, cavoletti di Bruxelles, cavolo, …),
  • cereali (se consumati integrali) come
  • grano (alcuni ceppi come il farro ne contengono quantità inferiori),
  • segale,
  • orzo,
• cipolla,
• aglio,
• topinambur,
• carciofo,
• asparagi,
• barbabietola,
• cicoria,
• porro

Solo i batteri che possiedono gli enzimi adatti a scomporre queste fibre sono in grado di produrre butirrato. È il caso di alcuni batteri appartenenti al phylum dei Firmicutes del genere Clostridium, e più in particolare alla famiglia delle Ruminococcaceae e delle Lachnospiraceae, come Roseburia intestinalis, Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale, E. halli e E. cylindroides 1, 2

Dal punto di vista chimico, il butirrato di sodio si definisce come il sale sodico dell’acido butirrico. Quest’ultimo è un acido grasso saturo (ossia privo di doppi legami all’interno della sua struttura chimica) a corta catena e, più nel dettaglio, a quattro atomi di carbonio.

L’acido butirrico (dal greco βούτυρος, burro, la sostanza in cui è stato isolato e scoperto), ma talvolta indicato anche come acido butanoico (o spesso butirrato, se in forma ionica), è un acido di struttura relativamente semplice che si presenta come un liquido oleoso, incolore e di per sé con odore sgradevole (quando il burro irrancidisce l’acido butirrico viene liberato per idrolisi). Fa parte dei cosiddetti acidi grassi a corta catena (SCFA, dall’inglese short chain fatty acids), insieme a acido acetico, acido propionico.

Gli acidi grassi a corta catena vengono assorbiti direttamente come tali a livello intestinale e veicolati direttamente al fegato grazie alla loro solubilità in acqua.

Il butirrato svolge un ruolo molto importante nel tratto enterico. Difatti, esso rappresenta la principale fonte energetica (oltre il 70%) per i batteri che compongono il microbiota intestinale e per i colonciti, le cellule che formano l’epitelio del colon, coprendo gran parte del loro fabbisogno energetico totale. Quando i batteri intestinali “buoni” scompongono le fibre non digeribili attraverso un processo di fermentazione, sintetizzano dei metaboliti: i metaboliti del microbiota. Questi includono polisaccaridi, peptidi, proteine e acidi grassi a catena corta (SCFA) come acetato, propionato e butirrato. Questi metaboliti sono particolarmente interessanti per i loro effetti benefici sul colon e per le loro azioni all’interno del microbiota stesso. Queste sostanze rafforzano il sistema immunitario modulando localmente l’immunità della mucosa in cui vengono prodotte.

Tuttavia, se il microbiota intestinale è squilibrato, l’intero ecosistema crolla e il numero di batteri “buoni” responsabili della produzione di metaboliti diminuisce drasticamente. Quando la quantità di questi metaboliti diminuisce, l’ospite viene privato dei loro effetti protettivi, in particolare di quelli che garantiscono il mantenimento di un microbiota sano. Si instaura così un circolo vizioso. Potrebbe quindi essere necessaria un’integrazione.

Oltre a fornire un supporto al normale metabolismo delle cellule intestinali grazie alla sua funzione energetica, il butirrato è altresì responsabile dei processi di rigenerazione e riparazione cellulari, stimola la risposta cellulare locale, mantiene l’integrità della barriera intestinale e può aiutare a mantenere l’equilibrio della flora batterica intestinale, promuovendo la crescita dei cosiddetti batteri buoni e prevenendo la proliferazione di quelli dannosi (come Escherichia coli, Campylobacter, Salmonella).

Il butirrato assicura infatti la coesione delle giunzioni tra le cellule dell’intestino, mantenendo così una barriera intestinale sana e riducendo l’infiammazione locale. Infatti, è noto che una diminuzione della concentrazione di questi SCFA determina permeabilità intestinale, responsabile del passaggio di sostanze (tossine, particelle di cibo, agenti patogeni) nel flusso sanguigno, con conseguenti disturbi digestivi e dolori addominali.

Inoltre ha un ruolo nel mantenere la fisiologica ipossia all’interno del lume intestinale perché, per essere “bruciato”, spinge la cellula a consumare ossigeno. A differenza della maggior parte dei tessuti corporei, che hanno bisogno di essere ben ossigenati, infatti, l’epitelio e il lume intestinale devono mantenere una bassa pressione parziale di ossigeno.

Al butirrato sono associati anche effetti antinfiammatori. In particolare, studi condotti in merito hanno evidenziato come il butirrato sia in grado di contribuire alla preservazione dei tessuti intestinali mitigando le risposte infiammatorie croniche attraverso l’attivazione di recettori bersaglio localizzati a livello cellulare. L’integrazione con acidi grassi a corta catena come il butirrato, inoltre, è stata associata a regolazione delle citochine pro-infiammatorie e antinfiammatorie.

Il butirrato può quindi aiutare a prevenire le infiammazioni a livello del colon, inoltre, può aiutare a mantenere una corretta funzionalità della muscolatura intestinale.

Non sorprende  quindi se il consumo di abbondanti quantità di fibra nella dieta sia collegato ad effetti di promozione della salute sull’organismo in modo altrimenti apparentemente inspiegabile (la fibra non viene assorbita); è ad esempio interessante notare che parte del butirrato viene assorbito nella parte terminale del colon (distale), saltando così il primo passaggio dal fegato e potendo in questo modo raggiungere anche il cervello, superando la barriera ematoencefalica mediante specifici trasportatori (da cui i possibili effetti sul tono dell’umore, ad esempio).

Il butirrato è presente in prodotti lattiero-caseari come il latte vaccino intero (0,1g/100g), il burro (3g/100g) e il formaggio di capra (da 1 a 1,8g/100g), alimenti però il cui consumo deve essere moderato Sebbene il burro sia ricco di butirrato deve essere consumato come consigliato nelle linee guida per questi prodotti.

Grazie ai suoi numerosi effetti sull’apparato digerente, il butirrato è particolarmente interessante in caso di iperpermeabilità intestinale, storia di malattia infiammatoria cronica intestinale (IBD) al di fuori delle riacutizzazioni, sindrome dell’intestino irritabile (IBS), nonché nella prevenzione della diverticolite. Inoltre, nel caso di diete a basso contenuto di fibre, come quelle senza FODMAP, il butirrato viene prodotto solo in minima parte. È quindi particolarmente utile poterlo fornire senza correre il rischio di modificare la propria dieta e di danneggiare ulteriormente la propria flora.

Una dieta equilibrata con un’adeguata assunzione di butirrato è quindi particolarmente indicata in diverse situazioni:

• durante l’assunzione di antibiotici e nei casi di diarrea ricorrente, quando il microbiota intestinale è impoverito dei ceppi benefici che producono naturalmente il butirrato;
• quando la barriera intestinale è alterata e non produce sufficienti quantità di butirrato,
• nei casi di disbiosi, quando il microbiota intestinale non è in equilibrio.

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Dopo aver lasciato lo stomaco, cibo e acqua arrivano nell’intestino tenue, dove iniziano il loro viaggio verso la digestione. L’intestino crasso è invece la parte finale del processo digestivo, ed è composto da colon e retto.

L’intestino tenue è la parte più lunga dell’intestino, con i suoi 4-5 metri di lunghezza. La maggior parte del processo digestivo si svolge in questa parte dell’intestino. L’intestino tenue inizia dal piloro. Si suddivide in tre tratti consecutivi denominati duodeno, digiuno e ileo. L’ultimo tratto termina con la valvola ileo-cecale, che separa l’intestino tenue dall’intestino crasso. All’interno dell’intestino tenue avvengono: l’attività digestiva, l’assorbimento dei nutrienti, in particolare della vitamina B12, e degli enzimi digestivi.

Nell’intestino risiede il microbiota (una volta chiamato comunemente flora batterica), ovvero un insieme di microrganismi che svolgono numerose funzioni indispensabili per il nostro corpo e che assumono il ruolo di secondo cervello.

In condizioni normali questi microrganismi mantengono l’equilibrio batterico all’interno di tutto l’organismo, alimentando il sistema immunitario e rafforzandolo. Quando si ingeriscono alimenti che contengono bacilli già presenti nell’organismo, l’intestino ne consente il tacito ingresso riconoscendo in essi una struttura “familiare”. Nel momento in cui, invece, viene a contatto con germi (virus, batteri, funghi, ecc.), che non sono già presenti naturalmente nel nostro corpo, allora l’intestino interviene per eliminarli, attivando quindi una risposta immunitaria.

Pertanto, l’intestino, oltre a provvedere alla funzione di assorbimento dei nutrienti, svolge anche una funzione ha molteplici funzioni indispensabili per il nostro organismo, tra cui: la funzione protettiva da agenti patogeni e la funzione difensiva tramite la sintesi di cellule immunitarie.

Tuttavia, a causa di fattori molteplici, dai cambiamenti nell’alimentazione, l’assunzione di antibiotici, antifungini, ormoni, l’abuso di alcool e l’azione di batteri estranei, le condizioni di equilibrio del microbiota possono venir meno dando vita ad una condizione di squilibrio batterico definita “disbiosi”.

La nuova condizione (disbiosi) nell’intestino vede l’aumento di microrganismi potenzialmente patogeni, che prendono il sopravvento sui rispettivi fisiologici controllori. L’organismo può accusare disturbi che interessano sia l’apparato digerente che tutti gli altri apparati, anche da esso distanti, tra cui: afte, stomatite, problemi digestivi, colite, sensibilità al glutine, sindrome del colon irritabile, diarrea, stipsi, infezioni delle vie urinarie, infezioni vaginali per le donne, infezioni prostatiche per gli uomini, ipofertilità, allergie alimentari, allergie ai pollini o alla polvere, asma, eczemi, dolori a ossa, muscoli, articolazioni, disturbi neurologici, varie malattie metaboliche.

Come accennato, l’organismo reagisce in modo automatico e si difende dagli attacchi esterni generando una condizione infiammatoria, cosiddetta fisiologica, che non viene percepita dal portatore, che dunque non accusa alcun sintomo riferibile ad essa.

L’infiammazione, detta anche risposta infiammatoria, flogosi o risposta flogistica, è un meccanismo di difesa dell’organismo che si attiva in presenza di danni ai tessuti di varia natura, incluso quello causato da agenti patogeni (batteri, virus, parassiti, funghi) in grado di provocare malattie. Se la risposta ha una breve durata (generalmente, si risolve nel giro di pochi giorni) si parla di infiammazione di tipo acuto; essa ha un inizio improvviso ed è caratterizzata da fenomeni che coinvolgono prevalentemente i vasi sanguigni; indipendentemente dalla causa scatenante, l’infiammazione acuta porta all’eliminazione dell’infezione, alla riparazione delle lesioni, più in generale al ritorno dell’organismo allo stato di salute in un tempo più o meno breve ma ben delimitato nel tempo.

In alcuni casi, tuttavia, questa condizione flogistica progredisce fino ad alterare l’equilibrio del sistema immunitario, impedendogli di terminare l’episodio infiammatorio, protraendolo oltre il dovuto e favorendo lo sviluppo di malattie infiammatorie croniche immuno-mediate, come per esempio il morbo di Crohn e la retto-colite ulcerosa. Si parla allora di infiammazione di tipo cronico.

Esiste tuttavia un altro tipo di risposta infiammatoria, ancora più pericolosa per l’organismo e che è l’infiammazione cronica di basso grado (Low-grade Chronic Inflammation), una condizione patologica subdola, talvolta occulta per anni in cui i normali meccanismi dell’infiammazione rimangono erroneamente attivati e progressivamente logorano l’organismo. Come infiammazione latente (non segnalata da sintomi), essa progredisce lentamente ed “in sordina” causando problematiche di varia natura che di rado vengono ricondotte ad essa. Per questo motivo è spesso difficile identificarla con certezza. Le problematiche causate producono piccole alterazioni a livello metabolico, immunitario ed endocrino che possono, alla fine, esitare in malattie anche gravi.

Per questo motivo, preservare un buon bilanciamento del microbiota diventa indispensabile per favorire il nostro benessere e per scongiurare l’insorgenza di gravi patologie degenerative.

Ruolo del microbiota nell’infiammazione cronica di basso grado dell’intestino

Si è detto che la risposta infiammatoria è coinvolta sia nelle condizioni acute che croniche ed è simile alla risposta immunitaria.

Dopo un trauma la risposta infiammatoria è una fase importante del processo di guarigione, attraverso la liberazione delle citochine TNF-alfa, interleuchina-1 e interleuchina-6 da parte dei neutrofili e dei macrofagi la permeabilità del tessuto aumenta, favorendo il rimodellamento del tessuto stesso e, di conseguenza, la guarigione. I neutrofili attirati nella zona del trauma e stimolati dalle interleuchine-1Beta producono le prostaglandine E2 che inducono il dolore.

La sintesi di prostaglandine è generata dall’enzima COX-2 ed è necessaria durante le prime fasi della rigenerazione del tessuto muscoloscheletrico; per questo motivo è molto importante, in fase acuta, evitare l’utilizzo di farmaci inibitori della COX-2 per un recupero ottimale.

Inoltre la membrana cellulare consiste in un doppio strato fosfolipidico che include acido arachidonico, un derivato del grasso Omega 6.

Quando il tessuto è esposto a lesione l’enzima fosfolipasi A2 rilascia acido arachidonico dalla membrana cellulare, questo viene modificato dagli enzimi ciclossigenasi COX e lipossigenasi LOX in ecosanoidi infiammatori generatori di dolore; quindi più la dieta è ricca di cibi contenenti Omega 6 (carne e olio vegetali idrogenati) più la risposta infiammatoria sarà forte e più si genererà dolore.

In sintesi, dopo un evento traumatico, la fase infiammatoria acuta è necessaria al corpo e non dovrebbe essere inibita dai farmaci anti-infiammatori; nel caso il dolore sia insopportabile è meglio assumere un anti-dolorifico, e, appena possibile, non assumere farmaci.

Per evitare una risposta infiammatoria acuta intensa sarebbe bene bilanciare la dieta con grassi Omega 3, riducendo i grassi Omega 6.

Diversamente dall’infiammazione acuta che è funzionale alla guarigione dell’organismo, l’infiammazione cronica è dannosa in quanto abbassa la soglia della nocicezione innestando un circolo vizioso tra infiammazione e dolore.

Inizia con la produzione in eccesso di radicali liberi che si presenta come una risposta mitocondriale cellulare a stress interni o ambientali. Questa risposta mitocondriale attiva le citochine pro-infiammatorie coinvolte nel dolore cronico di molte patologie: la citochina TNF-alfa può essere usata come biomarker per la neuropatia diabetica, le citochineIL-6 e TNF-alfa sono associate ad un dolore aumentato nell’osteoartrite di ginocchio, livelli sistemici di hs-CRP (proteina C reattiva ad alta sensibilità) riflettono infiammazione sinoviale in pazienti con osteoartrite.

Le citochine infiammatorie si trovano in tutti i tessuti, anche negli adipociti; questo può essere il motivo per cui le persone obese hanno valori più alti di CRP e di conseguenza più dolore. Il TNF-alfa viene secreto principalmente dai macrofagi, la presenza di macrofagi è stata rilevata in dischi intervertebrali sintomatici, ma non in dischi intervertebrali degenerati e asintomatici. Il TNF-alfa viene inibito dall’attività fisica.

Vi sono varie cause che possono favorire l’insorgenza di una infiammazione cronica di basso grado tra cui:

• infezioni e infiammazioni acute risolte parzialmente o troppo velocemente per uso di terapie farmacologiche soppressive, infezioni croniche batteriche e virali
• dieta incongrua
  • eccessivo consumo di grassi saturi di origine animale e vegetale (carne, latte, burro, strutto, olio di palma, cocco, ecc.)
  • scarsa quantità di frutta e verdura
  • eccessivo uso di carboidrati ad alto indice glicemico
  • acidi grassi trans di origine industriale
  • scarso introito di acidi grassi polinsaturi a lunga catena di tipo omega 3 (pesce)
  • scarsa quantità di fibre vegetali
  • elevata assunzione di proteine (la quantità di proteine da assumere quotidianamente, se non si svolge un’attività fisica ad alto consumo energetico, è di 0,8 grammi x ogni Kg corporeo.
• alterata distribuzione degli alimenti nel corso della giornata (non rispettando i fisiologici ritmi cicardiani metabolici-ormonali)
• sedentarietà, scarsa attività fisica (talvolta anche un eccesso)
• resistenza all’insulina
• intolleranza alimentare
• disfunzione gastroenterica
• carenze nutrizionali
• distress cronico (psico-emotivo, ma non solo)
• deficit di sonno, o spostamento dell’addormentamento ad ore non fisiologiche e più tardive
• inquinamento ambientale e fumo di sigaretta
• farmaci
• traumi e incidenti, lutti, maltrattamenti fisici o psichici, riduzione dello status socio-economico, divergenze tra valori propri e sociali comuni, fattori ereditari o acquisiti durante il periodo fetale …

In conclusione, l’intestino è un organo molto importante e comunica direttamente con il sistema nervoso centrale tramite il nervo vago; un’alterazione della flora batterica intestinale dovuta a infezioni, assunzioni di farmaci a lungo termine, intolleranze alimentari, carenze nutrizionali ed elevata assunzione di proteine genera una risposta infiammatoria sistemica ed espone l’organismo ad una condizione di dolore cronico.

Anche la resistenza all’insulina svolge un ruolo importante, Appena i recettori cellulari diventano meno sensibili all’insulina il tessuto diventa insulino-resistente; questo processo rende più difficile il trasferimento, da parte dell’insulina, del glucosio dal sangue alle cellule dove può essere utilizzato come energia.

L’aumentata assunzione di grassi saturi e di carboidrati ad alto indice glicemico e scarso apporto nutritivo favorisce uno stato pro-infiammatorio, con conseguente deposito lipidico nei muscoli, rendendoli meno responsivi all’insulina.

Questo genera una reazione a catena: il pancreas risponde con un aumento della produzione di insulina per trasferire il glucosio in eccesso nelle cellule; l’aumentata produzione d’insulina stimola il fegato tramite il glucagone a produrre più glucosio; i valori ematici di glucosio s’innalzano ulteriormente e il fegato diventa insulino- resistente; non riuscendo più ad inibire la produzione di glucosio anche il pancreas accomula lipidi nelle cellule, creando una disfunzione con minor output insulinico. Questo processo porta ad una sindrome metabolica caratterizzata da:

• aumentata glicemia a digiuno
• trigliceridi elevati
• elevato colesterolo totale e LDL
• diminuito colesterolo HDL
• elevati valori ematici di proteina C-reatttiva
• aumentata pressione arteriosa

La resistenza all’insulina è influenzata, oltre che dall’assunzione di grassi saturi e di carboidrati ad alto indice glicemico, anche da altri fattori:

• insufficiente attività fisica
• stress, l’epinefrina altera la sensibilità dei tessuti all’insulina
• carenza di sonno
• pesticidi
• carenza di magnesio

Per riconoscere la resistenza all’insulina bisogna prestare attenzione ad alcuni segni e sintomi:

• aumentato rapporto della misura della vita rispetto all’anca (accumulo di grasso attorno alla vita), superiore a 0,80 per le donne e a 0,95 per gli uomini
• astinenza da zucchero (voglia di qualcosa di dolce)
• affaticamento, specie post prandiale
• glicemia a digiuno elevata
• colesterolemia e/o trigligeridemia elevata
• diminuito colesterolo HDL
• aumentato colesterolo LDL
• ipertensione arteriosa
• elevata CPR-hs (proteina C-reattiva ad alta sensibilità)
• dolore persistente

Per contrastare uno stato proinfiammatorio, può essere utile ricorrere ad una dieta antinfiammatoria che prevede di:

• Ridurre l’introito calorico: l’infiammazione silente è autoprodotta dalle nostre cellule grasse e solo riducendone il volume si riduce la produzione di citochine. Solo dopo aver perso peso si può pensare di ricavare un beneficio da una alimentazione ricca di cibi anti infiammatori come cereali e cibi integrali
• Seguire una dieta a basso indice glicemico ed elevato apporto di sostanze nutritive ovvero consumare tante verdure, soprattutto a foglia verde (meglio se cotte per facilitarne la digestione), cereali integrali e legumi. Consumare molta frutta (rigorosamente di stagione!), più porzioni al giorno e variandone i colori!
• Evitare tutti i prodotti raffinati e preconfezionati contenenti farina bianca, zuccheri semplici, oli e margarine vegetali (biscotti, crackers, torte, merendine, patatine, salatini, caramelle, bevande gassate ecc.)
• Assumere un giusto quantitativo e qualitativo di acidi grassi.
  • I grassi saturi sono di derivazione animale e si trovano nel burro, strutto, carni rosse e formaggio, ma anche in alcuni prodotti vegetali, come la margarina; sono da evitare perché aumentano il livello di colesterolo nel sangue e attivano geni proinfiammatori.
  • I grassi insaturi, invece, hanno sul colesterolo l’effetto contrario, abbassandone il livello nel sangue, e attivano geni antinfiammatori. I grassi insaturi si trovano sia in alimenti di origine animale che vegetale. I grassi insaturi si dividono in:
    • monoinsaturi: sono presenti soprattutto negli oli vegetali, nell’avocado, nelle mandorle, nelle nocciole o nei pistacchi;
    • polinsaturi (o Pufa): si trovano nel pesce (specialmente quello azzurro), negli oli vegetali e nella frutta secca. In particolare contengono omega 3 e omega 6.

Mantenere un buon rapporto tra gli acidi grassi essenziali, assumendo acidi grassi omega-3 (olio e semi di lino, olio di oliva, semi di chia, alici, sgombro, salmone) e omega-6 (frutta secca, mandorle, noci) a favore degli omega-3.

Il giusto rapporto tra omega-6 (n-6) e omega-3 (n-3) dovrebbe essere di 4:1.

• Praticare movimento e attività fisica con regolarità per aumentare la capacità antiossidante, ma senza esagerare altrimenti si corre il rischio contrario perché il nostro corpo non riesce a compensare lo stress e di conseguenza il danno ossidativo aumenta ulteriormente
• Mantenere una buona idratazione, evitando bevande edulcorate e alcol.
• Evitare il consumo di alcol, tabacco e droghe

Come si può facilmente notare si tratta di una riproposizione della ben nota quanto accettata  “dieta mediterranea”.

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I microrganismi che albergano nel tratto GI sono infatti in grado di modulare l’attivazione delle cellule del sistema immunitario e dell’epitelio intestinale, trasducendo segnali infiammatori (o anti-infiammatori) al SNE (sistema nervoso enterico) e conseguentemente al SNC; d’altra parte, i segnali provenienti dal cervello influenzano la motilità, le modalità sensoriali e secretive del GI. La comunicazione tra cervello e microbiota intestinale è in effetti bidirezionale, nel senso che essi si influenzano vicendevolmente, nel bene e nel male [Cryan JF, Dinan TG, 2012]. Per esempio, una condizione di stress emozionale altera la composizione del microbiota e, a sua volta, una condizione di stress infiammatorio intestinale altera l’attività cerebrale. Ciò avviene perché gli effetti dello stress cerebrale vengono mediati dal rilascio di cortisolo e adrenalina e noradrenalina che modificano l’equilibrio tra ceppi batterici e sistema immunitario locale; al tempo stesso gli ormoni dello stress rendono la barriera intestinale più permeabile ai ceppi patogeni presenti nella mucosa che quindi traslocano all’interno dell’intestino. In direzione opposta, un’alterazione del microbiota intestinale può attivare il sistema immunitario, conducendo a un eccessivo rilascio di TNF-α e altre citochine; tali citochine sarebbero localmente in grado di incrementare la permeabilità intestinale, favorendo l’innescarsi di una attivazione cronica del sistema immunitario; le citochine pro-infiammatorie a loro volta sono in grado di influenzare la funzione cerebrale, alterando la neurogenesi e la ramificazione neuronale nell’ippocampo. Infine, gli acidi grassi a corta catena come butirrato, propionato e acetato sono prodotti metabolici batterici che possono entrare nel flusso sanguigno, viaggiare verso il cervello e agire come modulatori epigenetici controllando l’operatività dei geni nei neuroni; essi agiscono però anche attraverso i recettori classici chiamati “g-protein coupled receptors” (recettori accoppiati alle proteine G (o GPCR), una famiglia di recettori biologici che comprende i recettori colinergici muscarinici, i recettori adrenergici, dopaminergici, serotoninergici, i recettori cannabinoidi e i recettori degli oppiacei e delle purine). I GPCR controllano diversi aspetti della funzione cellulare rappresentando il livello intermedio nella gerarchia organizzativa di gestione della comunicazione tra recettori ed enzimi effettori o canali ionici.

Un altro ruolo importante dei microbi è la produzione di triptofano, p necessario per la serotonina, sintetizzato in particolare dai bifidobatteri.

La verifica della correttezza di questo ragionamento viene anche da studi sperimentali e clinici. C’è una certa evidenza clinica sul ruolo della somministrazione di nel ridurre l’ansia, diminuire la risposta di stress e migliorare l’umore in persone con Sindrome dell’intestino irritabile (IBD) e fatica cronica. Altri studi sia sull’animale che su gli umani hanno mostrato che un cocktail di probiotici (Lactyobacillus helveticus e Bifidobacteria longum) riduce sia l’ansia che il cortisolo e alza la soglia del dolore [Bravo JA et al, 2011]. Viceversa, l’uso di antibiotici nell’animale oltre ad alterare patologicamente l’equilibrio del microbiota (causando disbiosi) altera anche il comportamento, determinando ansia. Interessante è il fatto che viene ridotto il livello del Fattore nervoso di derivazione cerebrale (BDNF) in due aree chiave del cervello, nell’ippocampo e nell’amigdala, con conseguenze negative sull’umore e sulla cognizione.

Pertanto, lo stress e le emozioni negative incidono sullo stomaco e sull’intestino: tutto ciò che succede a livello cerebrale tende a ripercuotersi sulla funzionalità intestinale.

A predominare tra i neurotrasmettitori nel rapporto tra primo e secondo cervello è sicuramente la serotonina, una molecola nota per il suo legame con la depressione e che, come accennato, al 95% viene prodotta dalle cellule dell’intestino.

In caso di infiammazione intestinale si innesca, a livello cerebrale, un forte deficit della molecola con conseguente depressione. Sicché infiammazione, alterazione intestinale e depressione possono essere manifestazioni dello stesso processo. C’è di più.

Secondo uno studio pubblicato su Nature Microbiology [Valles-Colomer et. al., 2019], la carenza di specifici batteri intestinali può predisporre alla depressione e pertanto esiste un chiaro legame tra i batteri che popolano l’intestino e la salute mentale. I ricercatori hanno analizzato i dati di 1.054 individui arruolati nel Flemish Gut Flora Project (FGFP), e hanno rilevato che due gruppi di batteri, coprococcus e dialister, erano consistentemente ridotti nell’intestino di persone con diagnosi di depressione, a prescindere dal trattamento antidepressivo. In un sottogruppo del campione gli esperti hanno anche correlato l’attività di alcuni batteri intestinali alla salute mentale; in particolare, i batteri sono capaci di produrre una sostanza simile alla “dopamina” (neurotrasmettitore associato anche a senso di gratificazione) che è risultata legata a maggiori livelli di salute mentale. Gli stessi ricercatori hanno quindi convalidato i loro risultati esaminando una coorte indipendente di 1.063 individui dello studio Dutch LifeLines DEEP e un gruppo di pazienti con disturbo depressivo maggiore resistente al trattamento. Gli esperti hanno notato anche che batteri delle famiglie faecalibacterium e coprococcus sono risultati costantemente associati a indicatori di una maggiore qualità della vita. Significativo è il fatto che entrambi i batteri producono butirrato, un acido grasso a catena corta che rinforza la barriera epiteliale e riduce l’infiammazione intestinale; di entrambi è stata notata una certa scarsità in concomitanza con malattie infiammatorie intestinali e depressione.

Il lavoro richiama altresì uno precedente condotto nei topi da ricercatori giapponesi del RIKEN Center for Integrative Medical Sciences in Giappone e pubblicato sulla rivista Nature [Furusawa et al., 2013], che ha identificato il meccanismo molecolare mediante il quale i batteri intestinali influenzano i processi messi in atto dal sistema immunitario per ridurre l’infiammazione. Il butirrato, un prodotto di scarto della digestione delle fibre alimentari ad opera dei batteri intestinali, fungerebbe da “interruttore” epigenetico in grado di stimolare il sistema immunitario attraverso l’induzione della produzione di cellule T regolatorie nell’intestino. In particolare, l’acido butirrico agisce sulle cellule T naïve promuovendone la loro differenziazione in cellule T regolatorie. Ciò sarebbe reso possibile grazie a variazioni epigenetiche che regolano l’espressione dei geni responsabili per la differenziazione delle cellule T naïve in cellule T regolatorie. Queste cellule sono importanti per il contenimento di risposte infiammatorie. Per inciso, tale scoperta fornisce evidenza a supporto del possibile impiego di butirrato come terapia per le malattie infiammatorie intestinali (IBD), come il morbo di Crohn, le allergie e le malattie autoimmuni.

Si ricorda che l’acido butirrico è un acido grasso saturo a catena corta che si trova naturalmente nel latte e nei derivati come il burro crudo, il formaggio e altri prodotti lattiero-caseari; è anche prodotto dai batteri dell’intestino quando vengono consumati determinati carboidrati e fibre ed è la fonte di energia preferita dei batteri che vivono nel colon, ragioni per cui ha un ruolo determinante (positivo) sulla salute intestinale. In effetti, all’acido butirrico sono attribuite diverse proprietà benefiche che spaziano da quelle antinfiammatorie a quelle che prevengono lo sviluppo di cellule cancerogene. Inoltre l’acido butirrico contribuisce a migliorare la sensibilità all’insulina e l’equilibrio energetico, stimola gli ormoni dell’intestino e aumenta la sintesi di leptina (importante nella regolazione dell’appetito), stimola la proliferazione delle cellule sane del colon mentre stimola l’apoptosi nelle cellule tumorali.

Gli psicobiotici
E’ oggi possibile operare sul microbiota per gestire meglio lo stress, migliorare l’umore, curare ansia e depressione, e vari problemi di salute mentale e cognitivi grazie al ricorso a  psicobiotici.

Gli psicobiotici sono organismi batterici viventi che, se ingeriti in quantità adeguate, producono un beneficio per la salute nei pazienti affetti da malattie psichiatriche ma anche nei sani [Dinan et al., 2013], producendo e veicolando “sostanze neuroattive con un effetto sull’asse mente-intestino”. Questa definizione, coniata nel 2013, è troppo limitante se ci si basa sulla più recente ricerca che dimostra che non c’è bisogno di avere una depressione clinica, un disturbo d’ansia, o qualche altro disturbo psichiatrico per fruire dei benefici prodotti dagli psicobiotici sul cervello [Tillisch K et al., 2013]. Tra i meccanismi d’azione, vanno ricordati:

1. attraverso la loro capacità di produrre vari composti biologicamente attivi, come i neurotrasmettitori. Diverse molecole con funzioni neuroattive come l’acido gamma-amminobutirrico (GABA), la serotonina, le catecolamine e l’acetilcolina possono essere prodotti dai batteri intestinali [Wall R et al., 2014]; quando questi neurotrasmettitori sono secreti all’interno dell’intestino, possono attivare cellule all’interno del rivestimento epiteliale che a loro volta rilasciano molecole che stimolano la funzionalità cerebrale e influenzano il comportamento;
2. esercitando effetti sul sistema di risposta allo stress del corpo, che coinvolge il cervello e le ghiandole surrenali [Ait-Belgnaoui A et al., 2014]. Questo sistema, noto come asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA), diventa disfunzionale in caso di stress cronico o malattia. Quando si verifica una disfunzione dell’asse HPA, la produzione ritmica di cortisolo e di altri ormoni legati allo stress (ADH, ACTH) diventa perturbata, con conseguenti disturbi dell’umore e problemi cognitivi [Watson S, Mackin P., 2006];
3. attraverso la loro azione anti-infiammatoria [Petra AI et al., 2015]. I livelli cronicamente elevati di infiammazione in tutto il corpo e nel cervello sono ormai noti essere una delle principali cause della depressione e di altri disturbi dell’umore e cognitivi. Questa infiammazione può derivare dall’intestino, e alcuni psicobiotici apportare i loro effetti benefici nel cervello abbassando l’infiammazione.

La ricerca sta cominciando a identificare quali probiotici abbiano effetti sul sistema nervoso e quali siano questi effetti.

Uno studio clinico è stato condotto su pazienti con disturbi depressivi maggiori: alcuni hanno assunto per otto settimane un integratore prebiotico costituito da Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium bifidum (2 miliardi di CFU ciascuno), altri un placebo [Akkasheh G et al., 2016]. Dopo otto settimane, i pazienti che hanno ricevuto il probiotico avevano diminuito in modo significativo i punteggi totali sulla Beck Depression Inventory, un test ampiamente utilizzato per misurare la gravità della depressione, rispetto ai pazienti che avevano assunto il placebo. Inoltre, avevano una significativa diminuzione della infiammazione sistemica, come misurato dal hs-CRP; inoltre i livelli di insulina erano significativamente più bassi, si era ridotta la resistenza all’insulina, e si era verificato un significativo aumento di glutatione, un antiossidante.

Altri psicobiotici hanno conseguenze benefiche sull’umore e sui sintomi di ansia, ma anche in persone senza questi disturbi. In uno studio per analizzare i possibili effetti su ansia, depressione, stress in volontari sani, è stato utilizzato un probiotico che contiene Lactobacillus helveticus r0052 e Bifidobacterium longum R0175 (Probio’Stick®), ed è stato dimostrato che esso allevia lo stress psicologico, in particolare la depressione, la rabbia, l’ostilità, e l’ansia quando assunto per 30 giorni [Messaoudi M et al., 2010]. I ricercatori hanno concluso che L. helveticus r0052 e B. longum R0175 hanno effetti psicologici benefici nei soggetti sani. Possono contribuire a rafforzare l’umore e alleviare l’ansia nelle persone affette da varie malattie croniche.

In un altro studio controllato, i pazienti con sindrome da stanchezza cronica sono stati divisi in gruppi in cui uno ha ricevuto 24 miliardi di unità formanti colonie di Lactobacillus casei, ceppo Shirota, e un altro un placebo ogni giorno per due mesi con placebo nei pazienti [Rao AV et al., 2009]. Le persone che avevano assunto il probiotico avevano una significativa diminuzione dei sintomi di ansia.

Molti psicobiotici supplementari hanno dimostrato di poter curare la depressione e l’ansia in studi su animali. Il Lactobacillus plantarum, ceppo PS128, per esempio, è noto per l’effetto di aumentare la dopamina e la serotonina e di diminuire i comportamenti di depressione nei topi [Liu WH et al., 2016]. Nei topi depressi che sono stati sottoposti a stress precoce, questo stesso psicobiotico diminuisce il cortisolo, normalizza il sistema di risposta allo stress (HPA), e diminuisce la depressione [Liu YW et al., 2016]. Sia il Bifidobacterium longum e sia il Bifidobacterium breve riducono l’ansia e migliorano le prestazioni nei test cognitivi nei topi [Savignac HM et al., 2014, 2015].

E’ stato anche dimostrato che una bevanda di latte fermentato (kefir) contenente il Lactobacillus casei, ceppo Shirota, ha impedito un aumento di cortisolo ed ha aumentato i livelli di serotonina negli studenti di medicina stressati [Kato-Kataoka A et al., 2016]. Inoltre, la bevanda probiotica ha diminuito i sintomi fisici legati allo stress come dolore addominale e sintomi del raffreddore. Gli autori dello studio hanno concluso che l’assunzione di Lactobacillus casei, ceppo Shirota “può esercitare effetti benefici per prevenire l’insorgenza di sintomi fisici nei soggetti sani esposti a situazioni di stress.”

Altri probiotici contenenti Lactobacillus helveticus hanno anche dimostrato, in studi condotti su animali, di poter ridurre la depressione legata allo stress e all’ansia, influenzando la serotonina, il cortisolo, e altri composti neuroattivi [Ohland CL et al., 2013]. Ad esempio, il Lactobacillus helveticus r0052 combinato con il Lactobacillus rhamnosus R0011 ha normalizzato i comportamenti simili all’ansia e le carenze di apprendimento e di memoria nei ratti immuno-deficienti con disfunzioni dell’asse HPA [Smith CJ et al., 2014].

Il Lactobacillus helveticus NS8 è stato confrontato con l’SSRI (citalopram) nei ratti con depressione, ansia e disfunzioni cognitive a causa dello stress cronico [Liang S et al., 2015]. Il prebiotico ha funzionato meglio del citalopram nel ridurre ansia (indotta da stress), depressione e disfunzioni cognitive, abbassando il cortisolo e riportando i livelli di serotonina e di altri neurotrasmettitori cerebrali alla normalità.

Anche i prebiotici[1] possono agire come importanti regolatori dell’umore e della funzione del cervello. Non sono organismi vivi come i probiotici, ma sono sostanze vegetali che stimolano la proliferazione dei batteri positivi intestinali. In un recente studio è stato dimostrato che essi riducono la secrezione dell’ormone dello stress, il cortisolo, e migliorano l’elaborazione emotiva in volontari sani. I partecipanti hanno ricevuto uno dei due prebiotici (frutto-oligosaccaridi, FOS, o Bimuno-galactooligosaccharides, B-GOS) oppure un placebo (maltodestrine) al giorno per tre settimane. I livelli di cortisolo al mattino erano significativamente più bassi dopo l’assunzione di B-GOS rispetto a chi aveva assunto il placebo. I partecipanti che avevano assunto B-GOS hanno anche mostrato aumenti positivi sulla vigilanza e attenzione, che è un’indicazione che il prebiotico ha avuto effetti anti-ansia. Nessun effetto è stato trovato dopo la somministrazione di FOS [Schmidt K et l., 2015].

Le persone con l’intestino irritabile spesso hanno ansia e/o depressione, condizioni correlate direttamente con la disbiosi e con la diminuzione dell’attività intestinale e della diversità microbica [Zhou L, Foster JA., 2015]. Uno studio ha trovato che una miscela prebiotica contenente galactooligosaccaride ha dato benefici sull’ansia nella sindrome dell’intestino irritabile [Silk DB et al., 2009]. Il trattamento giornaliero con questa miscela per 4 settimane ha ridotto i punteggi di ansia e ha avuto un notevole impatto positivo sulla qualità della vita.

In conclusione, nel complesso, i risultati di questi studi dimostrano che gli psicobiotici hanno il potenziale di avere un impatto positivo sulla funzionalità del cervello, sul miglioramento dell’umore, sul trattamento della depressione e dell’ansia, e aiutano a gestire lo stress. I migliori psicobiotici ed i relativi dosaggi devono ancora essere determinati. In generale sono raccomandati almeno 10 miliardi di CFU al giorno per la maggior parte dei probiotici, tra cui gli psicobiotici, ma possono anche essere utili apporti superiori o inferiori. Basta fare una prova per almeno un mese prima di decidere se funzionano o meno.

Principali psicobiotici

• Bifidobacterium bifidum – Questa famosa specie psicobiotica non solo combatte i patogeni come coli e Candida, ma riduce l’infiammazione sia nell’intestino che nel cervello. Gli studi dimostrano che alte dosi di questo batterio sono neuroprotettive e aiutano a prevenire l’Alzheimer.
• Bifidobacterium longum – Supporta il normale equilibrio dei neurotrasmettitori nel corpo. Questo batterio è uno psicobiotico anti-ansia. Uno studio condotto con l’associazione Lactobacillus helveticus R0052 e Bifidobacterium longum R0175 ha dimostrato che questa è in grado di rafforzare l’umore, alleviare lo stress psicologico, in particolare la depressione, la rabbia, l’ostilità e l’ansia; gli effetti benefici si esercitano anche nei soggetti sani.
• Coprococcus e dialister sono due ceppi di batteri intestinali consistentemente ridotti nell’intestino di persone con diagnosi di depressione
• Faecalibacterium prausnitzii – Uno dei psicobiotici più potenti perché tra i principali produttori di butirrato, potente antinfiammatorio, che protegge il rivestimento interno dell’intestino, accelera il metabolismo e aiuta a regolare la glicemia. Bassi livelli di prausnitzii si trovano nelle persone con depressione cronica, morbo di Crohn, obesità e persino asma.
• Lactobacillus brevis – Abbondante nei crauti, questo psicobiotico aumenta i livelli del fattore neutrofico cerebrale (BDNF, Brain Derived Neurotropic Factor) nel cervello. La produzione di BDNF migliora le capacità di apprendimento e aiuta a mantenere un umore positivo.
• Lactobacillus casei – Il miglioramento dei livelli di glutatione è la chiave per ridurre al minimo gli effetti dannosi delle tossine sul cervello. Questa specie psicobiotica ha dimostrato non solo di elevare i livelli di glutatione, ma il casei aiuta anche a mantenere le cellule sensibili all’insulina. Il L. casei ceppo Shirota presente nel kefir (una bevanda ricca di fermenti lattici ottenuta dalla fermentazione del latte), è in grado di impedire l’aumento di cortisolo, ridurre i sintomi fisici legati allo stress, far aumentare i livelli di serotonina.
• Lactobacillus gasseri – Questo psicobiotico è capace di far abbassare i livelli di cortisolo, combattere lo stress, avere un sonno di qualità.
• Lactobacillus helveticus – Questo ceppo di batteri è quello che “risolve i problemi”. Gli studi dimostrano che la presenza di elevate quantità di helveticus nell’intestino migliora la capacità di superare i problemi.
• Il Lactobacillus helveticus NS8 si è dimostrato in grado di ridurre l’ansia indotta da stress, depressione e disfunzioni cognitive (funzionando meglio del citalopram, un inibitore selettivo del riuptake della serotonina).
• Lactobacillus plantarum – Presente in kimchi, crauti e quasi ogni altra verdura coltivata, questo batterio protegge da un intestino con perdite. Studi scientifici suggeriscono che questo psicobiotico può aiutare la risposta allo stress. Si tratta di uno psicobiotico che ha influenza sull’aumento della dopamina e della serotonina e di alleviare I comportamenti depressive nei topi, in cui normalizza il Sistema di risposta allo stress (HPA).
• Lactobacillus rhamnosus – E’ considerate il re degli psicobiotici. Ha un’influenza benefica sui livelli di cortisolo (l’ormone dello stress). Cambatte l’ansia cambiando l’espressione dei recettori del GABA, il principale neurotrasmettitore inibitorio e rilassante nel sistema nervoso centrale. Riporta anche a livelli normali un neurotrasmettitore cruciale per la felicità, la serotonina. Negli animali, questo batterio è efficace nel trattare il disturbo ossessivo-compulsivo quanto la fluoxetina.

Il Lactobacillus rhamnosus HN001 può aiutare ad avere un “buon sonno”.

• Mycobacterium vaccae – Migliora l’umore e attiva i centri di apprendimento del cervello; sarebbe anche capace di ridurre l’ansia e migliorare la risposta allo stress.

[1] I probiotici sono organismi vivi che apportano benefici al nostro organismo e che possiamo assumere tramite alimenti o integratori. I prebiotici invece sono sostanze organiche, come le fibre, che stimolano la crescita dei batteri buoni che costituiscono il microbiota.

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