Jonathan Eisen è professore alla University of California, dove studia l'habitat, l'evoluzione e la genomica della "nuvola" di microrganismi che vive con noi. È così convinto della sua importanza che lo slogan del suo laboratorio è "May the microbes be ever in your favor" ("Possano i microbi essere a tuo favore sempre"). Nel suo blog si occupa di monitorare le verità e le bugie dette sul microbioma. Questo suo intervento al TedMed 2012 è un ottimo punto di partenza per capire di cosa stiamo parlando e del perché i microbi che ci popolano stanno diventando sempre più "appetibili" per la ricerca e la medicina.
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Che cos'è il microbiota?
Con il termine microbiota si intende l'insieme dei microrganismi simbiotici, soprattutto batteri, che convivono con il nostro organismo. Si stima che ognuno di noi possa ospitare fino a 10 mila specie diverse e che il numero di microrganismi che ci portiamo dietro superi il numero di cellule che costituisce il corpo umano: un bagaglio che pesa circa un chilo e mezzo e ci identifica come un'impronta digitale. Gli abitanti di questa nutrita comunità possiedono un patrimonio genetico - il microbioma - con un numero totale di geni che sembra essere 100 volte superiore al numero di geni presenti nel genoma umano. Ma la cosa interessante è un'altra. Gli studi effettuati sul DNA mostrano che tra i microrganismi che vivono in "habitat" diversi del corpo umano, come ad esempio bocca e intestino, esiste una differenza maggiore di quella che si riscontra tra i batteri che vivono in ambienti terrestri diversi. Inoltre, se è vero che condividiamo il 99,99% del DNA con un altro essere umano, la similitudine del nostro microbioma con quello del nostro vicino di casa, per esempio, è solo del 10%. Siamo ospiti quindi di un'incredibile biodiversità che ci caratterizza come un'impronta digitale. L'analogia è così calzante che sono state sviluppate tecniche forensi in grado di identificare con buona precisione un individuo sulla base delle tracce di DNA microbico che può aver lasciato sugli oggetti che ha toccato. Il microbiota è dunque un vestito che ci viene cucito addosso nel momento in cui veniamo al mondo e che si modifica in base ad alcune nostre abitudini. Il corredo di batteri che ci accompagna fin dal momento del parto, infatti, risente di fattori come l'alimentazione, l'uso di farmaci, terapie ormonali o consumo di alcool. Gli effetti di questi cambiamenti non sono ancora del tutto noti, ma un numero sempre crescente di studi sta confermando quella che ormai è diventata una certezza: il microbioma è connesso a molte malattie importanti e mantenere una comunità di microrganismi "sani" ha importanti ripercussioni nella nostra salute.
Com'è possibile conoscere il numero di microrganismi che popolano il nostro corpo? Lo spiega Lisa Vozza in "Biologia e dintorni", dove racconta di come le stime fatte in precedenza siano state riviste alla luce delle nuove tecniche disponibili.
Perché il microbiota è profondamente connesso alla nostra salute?
Sostanzialmente perché svolge tantissime azioni, tutte molte importanti, come ad esempio istruire il nostro sistema immunitario a distinguere i microrganismi "amici" dai microrganismi "nemici". Numerosi studi hanno confermato che durante le primissime fasi della nostra vita esiste quella che è stata definita dai ricercatori come "finestra di opportunità", durante la quale i microorganismi che colonizzano le mucose fin dalla nascita impartiscono alle cellule immunitarie delle istruzioni fondamentali per i meccanismi di tolleranza e di difesa. Nei casi in cui il microbioma venga alterato, queste istruzioni mancano e aumentano i rischi di sviluppare malattie infiammatorie, asma e allergie. Ma non è tutto. I nostri commensali hanno altri compiti fondamentali, come la regolazione dell'assorbimento dei nutrienti, la sintesi della vitamina K e la degradazione di sostanze che, da soli, non riusciremmo a eliminare. Se pensate che possa essere abbastanza continuate a leggere perché il meglio deve ancora venire. Sono sempre di più, infatti, gli studi che evidenziano una correlazione tra microbioma e attività cerebrale. Che esistesse una connessione tra intestino e cervello era ipotizzato già da tempo, ma la conoscenza sempre maggiore del microbioma umano sta svelando i dettagli di una comunicazione bidirezionale tra questi due comparti dove a fare da anello di congiunzione sono proprio i microbi che popolano il nostro sistema gastrointestinale. Da una parte, il cervello agisce sulle funzioni immunitarie dell'intestino, modulando la popolazione microbica che lo abita; dall'altra, il microbioma intestinale produce composti neuroattivi, come neurotrasmettitori e metaboliti che agiscono sul cervello. Esistono studi che dimostrano addirittura una correlazione tra il microbiota intestinale e le capacità relazionali, l'ansia e la depressione. Si tratta per il momento di studi preliminari condotti solo sui topi, ma che confermano la profonda connessione che esiste tra noi e il nostro invisibile bagaglio di coinquilini.
La copertina che la rivista Science ha dedicato a un numero speciale dedicato al microbiota. L'illustrazione rende perfettamente l'idea dell'invisibile operosità dei microrganismi che convivono con noi.
Qual è il ruolo del microbiota?
È solo l'inizio di una grande storia, sostengono gli esperti, che porterà inevitabilmente a considerare la salute del microbiota come parte integrante di ogni ramo della medicina. Quello che manca, ma che è in cantiere, è una "guida" completa ai microrganismi che ci popolano in diverse condizioni, una guida che è, per l'appunto, in fase di scrittura grazie alle tecniche di sequenziamento del microbioma. Esistono delle differenze tra le comunità microbiche che popolano l'intestino di una persona sana o di una persona con una malattia intestinale cronica, come ad esempio il morbo di Crohn? Come si modifica il microbiota in seguito a una cura antibiotica? Come si adatta, invece, a un cambio di alimentazione? Ci sono correlazioni tra il microbiota e malattie come il diabete, l'obesità, l'asma? Le risposte a molte di queste domande sono già state trovate o sono in fase di elaborazione proprio grazie alla possibilità di isolare e analizzare i geni del microbioma, ma anche grazie all'uso di modelli animali. I risultati sembrano essere concordi nel confermare che tutti questi minuscoli esserini che colonizzano le nostre mucose hanno un ruolo tutt'altro che secondario nella nostre salute. Un microbioma "perturbato", infatti, è stato associato a malattie infiammatorie, a malattie autoimmuni, alla celiachia, ad allergie e asma, al metabolismo dei grassi, al diabete di tipo 1 e 2 e infine anche ad alcune malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer.
I gemelli e il kwashiorkor
Un progetto finanziato dalla Gates Foundation ha analizzato per tre anni il microbioma di coppie di gemelli del Malawi nelle quali uno dei gemelli era affetto da una grave forma di malnutrizione nota con il nome di kwashiorkor. Secondo i ricercatori, alla base della differenza tra i due gemelli ci sarebbe proprio una differenza nella "maturità" del loro microbioma. Di questa e di altre correlazioni tra patologie e microbioma Aula di Scienze ha già parlato in questo articolo.
Che cosa succede quando il microbioma "arranca"?
Non è una vita facile, quella del nostro microbioma. Alimentazione, stili di vita, farmaci e malattie possono metterlo infatti a dura prova. Basti pensare all'uso massivo di antibiotici, farmaci necessari per combattere le infezioni ma che, inevitabilmente, intaccano anche la comunità batterica "buona" del nostro organismo. Anche l'alimentazione tipica della società occidentale, particolarmente ricca di calorie, sembra minare la salute della nostra flora intestinale. Esistono poi microrganismi patogeni in grado di prendere il sopravvento su quelli buoni fino ad arrivare a provocare malattie potenzialmente letali. È il caso del Clostridium difficile, un batterio che si trova normalmente nel microbiota umano ma che viene "confinato" da altre specie microbiche. Per esempio, quando a causa dell'uso prolungato di antibiotici l'equilibrio della flora intestinale viene turbato, questo batterio può prendere il sopravvento e causare una terribile forma di diarrea persistente e resistente all'uso di terapie farmacologiche. Proprio per questi casi è stata messa a punto l'unica tecnica attualmente in uso per modificare il microbiota umano: il trapianto di feci. Si è visto, infatti, che i batteri prelevati dalle feci di un donatore sano e trasferiti nell'intestino di un paziente colpito dall'infezione sono in grado di curare in modo definitivo la malattia. Nel futuro, questi trapianti saranno basati non più sull'uso di materiale fecale, ma su dei veri e propri farmaci mirati contro una specifica malattia intestinale e basati su uno o pochi microrganismi "chiave" per quella patologia, identificati grazie alle tecniche di sequenziamento di cui abbiamo parlato in precedenza.Qual è il ruolo dei probiotici?
Non si può parlare di microbiota senza parlare di probiotici, definiti dalle linee guida dell'Organizzazione Mondiale della Sanità come quegli "organismi vivi che, somministrati in quantità adeguata, apportano un beneficio alla salute dell'ospite”. L'idea che la somministrazione di alcuni batteri vivi potesse apportare effetti benefici nasce con il premio Nobel Elie Metchnikov, che nei primi anni del Novecento osservò come alcune popolazioni bulgare che consumavano grandi quantità di yogurt fossero particolarmente longeve. A distanza di un secolo, i probiotici sono diventati protagonisti di numerosi slogan pubblicitari, non sempre del tutto veritieri. I lactobacilli e i bifidobatteri sono i più comuni microrganismi probiotici e sono alla base di diversi prodotti commerciali. Nonostante la loro popolarità, esistono scarse evidenze dei loro reali effetti benefici sull'uomo. Sembra abbiano un ruolo nel prevenire alcune sintomatologie, come ad esempio la diarrea associata all'uso di antibiotici nei bambini e nel migliorare la regolarità intestinale, ma non sono al momento stati condotti degli studi clinici che possano confermare in modo certo i benefici di questi prodotti. La scarsa regolamentazione imposta sui probiotici, considerati attualmente come degli integratori, ha portato spesso ad affermazioni esagerate non supportate da dati scientifici. L'interesse che finalmente gli enti regolatori hanno iniziato a porre verso questi alimenti ha portato al ritiro di alcuni "tormentoni" pubblicitari e addirittura a multare alcune tra le aziende produttrici. Nonostante questo "buco" regolatorio che necessita di essere colmato, è innegabile il ruolo potenziale che i probiotici, opportunamente formulati, possono avere nella pratica clinica. Ne sono esempi il trattamento già in uso per la cura delle infezioni da Clostridium difficile e altri in via di sperimentazione. I probiotici di nuova generazione che si stanno mettendo a punto nei laboratori di tutto il mondo saranno in prima linea nella prevenzione delle infezioni e nella lotta all'antibiotico-resistenza. Immagine box di apertura: Flickr Immagine banner in evidenza: CellScarica il PDF dell'articolo
