Cooperazione tra intestino e cervello: modulazione di psiche, muscoli e sistema immunitario

Negli ultimi anni, i nostri coabitanti microbici nell'intestino hanno avuto una carriera quasi sensazionale grazie a un'intensa attività di ricerca. Fino a qualche decennio fa, erano poco conosciuti e considerati al massimo come ausiliari della digestione e fornitori di poche vitamine. La situazione è cambiata radicalmente. Ogni anno, la ricerca sul microbioma porta alla luce scoperte che, in passato, quasi nessuno avrebbe mai associato alla flora intestinale nota come microbioma. Non tutto è stato studiato nei minimi dettagli. Molte cose le sappiamo solo grazie agli esperimenti sugli animali, i cui risultati possono essere trasferiti all'uomo solo con cautela. Tuttavia, abbiamo già una panoramica abbastanza completa di ciò che la flora intestinale fa e potrebbe fare.

La flora intestinale è varia e unica come un'impronta digitale

Ogni essere umano ha una flora intestinale tipicamente composta che si suppone sia unica come un'impronta digitale. Questa è una delle scoperte fondamentali del Progetto Microbioma Umano, che si è posto l'obiettivo di analizzare il complesso ecosistema chiamato microbioma umano del maggior numero possibile di persone. I ricercatori hanno prestato particolare attenzione alla flora intestinale, che è probabilmente la parte più importante del microbioma. In essa vivono principalmente batteri, ma anche virus e funghi. Finora sono state identificate circa 1000 specie diverse di batteri. Poiché i metodi di identificazione vengono costantemente perfezionati, è prevedibile che il numero di coabitanti batterici appena scoperti aumenti ulteriormente. Nonostante la grande variabilità, tuttavia, i ricercatori hanno anche identificato degli schemi nella composizione della flora intestinale che possono essere raggruppati in tre tipi di flora intestinale noti come enterotipi. Gli scienziati stanno attualmente lavorando per correlare questi singoli enterotipi con alcune caratteristiche umane.

L'intestino parla al cervello - Cosa fa l'asse intestino-cervello

Il termine "asse intestino-cervello" descrive una via di comunicazione tra l'intestino e il cervello che per molto tempo è passata inosservata e che non si pensava fosse possibile. Non è altro che il controllo delle funzioni cerebrali da parte dell'intestino. Per molti questo è ancora oggi difficile da digerire, perché dà al termine "sensazione intestinale" un significato completamente nuovo. Cosa c'è dietro l'asse intestino-cervello e come possiamo immaginare che le funzioni cerebrali siano controllate dall'intestino? Naturalmente, la conversazione tra l'intestino e il cervello non deve essere immaginata in senso letterale. Anche se la natura della comunicazione non è ancora stata chiarita in tutte le sue parti o ha superato lo stadio delle osservazioni sperimentali sugli animali, la ricerca oggi ritiene di sapere che l'intestino con la sua flora intestinale può contattare il cervello per lo scambio di informazioni in almeno tre modi. Tra questi vi è in particolare il nervo vago, che collega l'intestino e il cervello in modo comunicativo. Ma anche ormoni e neurotrasmettitori come la serotonina, la dopamina o la melatonina svolgono un ruolo importante. Sono tutti prodotti nell'intestino per agire sulle cellule nervose del cervello. Inoltre, i prodotti metabolici dei batteri intestinali sono coinvolti nella comunicazione. L'acido butirrico, ad esempio, può modificare le proprietà della barriera emato-encefalica. Anche le molecole immunitarie e le citochine prodotte dai batteri intestinali possono influenzare la fisiologia delle cellule nervose.

Il microbioma intestinale influenza la psiche - Potrebbero esserci degli psicobiotici

Gli studi sulla composizione e sulla funzione della flora intestinale indicano che la natura della sua composizione influenza la funzione cerebrale e l'equilibrio mentale. Se la flora intestinale è disturbata e i batteri con un'influenza dannosa prendono il sopravvento, ciò si correla a disturbi del benessere mentale fino a malattie psichiatriche come la depressione, come ha potuto dimostrare un gruppo di ricercatori belgi. I ricercatori hanno esaminato ben 1000 campioni di feci per verificarne la composizione microbica e l'hanno messa in relazione con la salute mentale dei loro proprietari. In questo modo, hanno identificato i ceppi batterici che sono più frequenti nelle persone con una buona salute mentale. Al contrario, l'assenza di questi batteri indicava la presenza di disturbi mentali, tra cui la depressione. La possibilità di porre rimedio ai disturbi mentali attraverso la somministrazione mirata di questi batteri diventa interessante. Non ci sono ancora dati sufficienti al riguardo che permettano di utilizzare terapeuticamente un cocktail di batteri psicoattivi come psicobiotici. Sarebbe comunque auspicabile, dato che gli psicofarmaci oggi disponibili hanno i loro lati negativi.

La flora intestinale controlla la crescita muscolare - i batteri intestinali agiscono come gli steroidi anabolizzanti

Le attività di allenamento mirato promuovono la crescita muscolare e possono compensare la perdita muscolare patologica o legata all'età. Non è ancora del tutto chiaro se anche il microbioma intestinale svolga un ruolo decisivo in questo processo. Studi su topi indicano che il microbioma nella sua interezza supporta l'allenamento per la crescita muscolare degli animali. A questo scopo, i topi sono stati prima completamente distrutti dalla loro flora microbica con antibiotici. In seguito, gli animali si sono allenati sulla ruota da corsa proprio come i loro conspecifici non trattati. Negli animali con un microbioma intatto, l'effetto dell'allenamento, misurato come massa muscolare formata, è stato significativamente maggiore rispetto agli animali senza microbioma. Ulteriori studi chiariranno se l'effetto anabolico sia dovuto a specifici ceppi batterici o alle sostanze anabolizzanti da essi prodotte.

Il microbioma modula l'immunità - Si attivano le difese immunitarie non specifiche

Come può il sistema immunitario reagire rapidamente agli agenti patogeni e proteggere gli esseri umani dalle infezioni? Una risposta è fornita dal microbioma. Il sistema immunitario è costituito da due divisioni: il sistema immunitario innato, non specifico, e il sistema immunitario adattativo, specifico. Il microbioma comunica con le strutture del sistema immunitario innato chiamate cellule dendritiche e le mette in uno stato permanente di prontezza di reazione. Attivato in questo modo, il sistema immunitario innato è in grado di reagire rapidamente agli intrusi provenienti dalle vie respiratorie, dall'intestino o dalla pelle e, in una seconda fase, di allertare il sistema immunitario specifico. Se l'attivazione non avviene a causa di disturbi del microbioma, le difese immunitarie non riescono a respingere l'aggressore con la stessa rapidità, come hanno dimostrato esperimenti con topi privi di germi. Questo ritarda anche l'allerta del sistema immunitario specifico. Gli immunologi della Charité di Berlino stanno studiando quali biomolecole siano responsabili della comunicazione tra il microbioma e il sistema immunitario.

Resistenza alla colonizzazione - i batteri intestinali proteggono dagli agenti patogeni

Una flora intestinale sana, che fa parte del microbioma umano, è composta da un gran numero di microrganismi. I moderni metodi analitici scoprono costantemente nuove specie di batteri precedentemente sconosciute. Attualmente, la ricerca ipotizza almeno 1000 diversi batteri intestinali e un numero in gran parte sconosciuto di virus e funghi. Questa moltitudine microbica è una componente importante della resistenza alla colonizzazione, che sopprime la comparsa di altri batteri e protegge dagli agenti patogeni. In questo modo, una flora intestinale sana garantisce che nessun agente patogeno possa moltiplicarsi nell'intestino ed entrare nel flusso sanguigno attraverso la mucosa intestinale.

Il microbioma è un bioreattore: i batteri producono importanti biomolecole

La comunicazione tra l'intestino e il cervello avviene sia a livello nervoso, tramite il nervo vago, sia a livello umorale, tramite neurotrasmettitori e neuroormoni. La maggior parte dei messaggeri umorali sono prodotti nell'intestino dai batteri intestinali, ma anche nel cervello. Questo garantisce una comunicazione reciproca. La serotonina, la noradrenalina e la dopamina sono coinvolte nella comunicazione umorale. La serotonina è nota anche come ormone della felicità e contribuisce in modo significativo al benessere mentale.
Meno conosciuti sono gli acidi grassi a catena corta, anch'essi prodotti dai batteri intestinali. Si tratta dell'acido butirrico (butanoato) e dell'acido valerico (pentanoato) che, secondo uno studio condotto dalle università di Würzburg e Marburg, rendono le cellule immunitarie più aggressive. Se fosse possibile sfruttare questo effetto dei due acidi grassi in modo terapeutico mirato, le terapie contro il cancro potrebbero essere più efficaci. Questa è la speranza dei ricercatori.
I batteri della flora intestinale producono anche vitamine. Queste includono la biotina, l'acido folico, le vitamine B2 e B12 e la vitamina K. È noto che una parte considerevole del fabbisogno giornaliero di vitamina B12 viene prodotta dai batteri intestinali.

Conclusione: chi crede che si sappia tutto sull'intestino e sulla sua flora intestinale e che non si possa scoprire nulla di nuovo si sbaglia. Gli attuali programmi di ricerca stanno studiando molto intensamente la possibilità di trattare alcune malattie attraverso cambiamenti mirati della flora intestinale. Ciò si spinge fino alla completa sostituzione di una flora intestinale patologicamente alterata con una sana dalle caratteristiche desiderate.

Fonte: Valles-Colomer, M., et al. Il potenziale neuroattivo del microbiota intestinale umano nella qualità della vita e nella depressione. Nat Microbiol 4, 623-632 (2019). https://doi.org/10.1038/s41564-018-0337-x
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