Il Ruolo del Microbioma Intestinale nella Malattia Infiammatoria Intestinale: Una Guida Completa per il Paziente

Indice

• Introduzione alla MICI e al Microbioma
• Comprendere il Tuo Microbioma Intestinale
• La Barriera Protettiva del Muco
• Come gli Scienziati Studiano il Microbioma
• Disbiosi Intestinale nei Pazienti con MICI
• Microbioma come Indicatore di Malattia
• Trattamenti Mirati al Microbioma
• Limitazioni e Sfide degli Studi
• Raccomandazioni per i Pazienti
• Informazioni sulla Fonte

Introduzione alla MICI e al Microbioma

La malattia infiammatoria intestinale (MICI), che include il morbo di Crohn e la colite ulcerosa, è una diagnosi cronica che causa infiammazione nel tratto digestivo. Sebbene i medici non comprendano ancora appieno le cause della MICI, ritengono che coinvolga una risposta immunitaria anomala scatenata da uno squilibrio nel microbioma intestinale—la complessa comunità di microrganismi che vive nell'intestino.

Questo squilibrio si verifica quando qualcosa altera la normale relazione tra i batteri intestinali e il sistema immunitario. I ricercatori pensano che, in persone geneticamente suscettibili, questa alterazione porti alla rottura della barriera mucosa protettiva, permettendo agli antigeni di passare e scatenare le risposte infiammatorie acute e croniche che caratterizzano la MICI.

I trattamenti attuali per la MICI si concentrano sul controllo dell'infiammazione mediante farmaci immunosoppressori che agiscono su diversi punti del processo infiammatorio. Tuttavia, queste terapie spesso hanno un'efficacia limitata a lungo termine e possono causare effetti collaterali gravi, evidenziando la necessità di approcci terapeutici migliori che affrontino le cause alla base della malattia.

Comprendere il Tuo Microbioma Intestinale

Il microbioma gastrointestinale è un ecosistema incredibilmente complesso che include non solo batteri, ma anche funghi, protozoi, virus e batteriofagi (virus che infettano i batteri). Il termine "microbiota" si riferisce a tutti questi microrganismi che vivono nel tratto digestivo dalla bocca all'ano, mentre "microbioma" comprende sia i microrganismi che i loro geni, i prodotti genici e l'ambiente circostante.

Il microbioma intestinale si stabilisce precocemente nella vita e diventa relativamente stabile entro i 2-3 anni di età. Nonostante sia dinamico, mantiene una stabilità funzionale per svolgere tre compiti cruciali:

• Funzione di barriera: Impedisce ai batteri nocivi di stabilirsi competendo per i nutrienti e producendo peptidi antimicrobici
• Nutrizione: metabolizza e sintetizza i nutrienti necessari all'organismo
• Interazione con il sistema immunitario: Aiuta a sviluppare e maturare il sistema immunitario

La concentrazione e la diversità dei microrganismi aumentano progressivamente lungo il tratto digestivo, raggiungendo i livelli più alti nel colon dove le concentrazioni batteriche possono superare i 100 trilioni (10¹⁴) di batteri per grammo di contenuto colico.

Oltre ai batteri, altri componenti importanti includono:

• Micobioma: La comunità fungina dominata dai phyla Ascomycota e Basidiomycota, con specie comuni tra cui Candida, Malassezia e Saccharomyces
• Viroma: Virus inclusi quelli che infettano le cellule umane e i batteriofagi che infettano i batteri
• Archaea: Microrganismi unicellulari come Methanobrevibacter smithii, un organismo produttore di metano

Il microbioma interagisce con il corpo attraverso i metaboliti—alcuni derivati dalla dieta e altri prodotti dai microrganismi stessi. Le vie metaboliche chiave coinvolte nella salute intestinale includono la produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA), il metabolismo degli acidi biliari e il metabolismo del triptofano.

La Barriera Protettiva del Muco

Il rivestimento intestinale è protetto da una barriera di muco che crea uno strato protettivo che copre la superficie epiteliale. Questa barriera serve come una delle prime linee di difesa contro sostanze esterne, enzimi digestivi e microrganismi.

Lo strato di muco agisce come barriera di diffusione, permettendo a piccole molecole come ioni, acqua, nutrienti e gas di raggiungere le cellule intestinali mentre blocca sostanze nocive più grandi. Fa anche parte della barriera intestinale mucosa innata e serve come prima linea di difesa immunologica.

Le mucine—sia di tipo secretorio che transmembrana—sono i componenti principali di questa barriera di muco. Oltre alla protezione, le mucine transmembrana partecipano anche alla segnalazione intracellulare e svolgono un ruolo essenziale nell'omeostasi delle cellule epiteliali modulando l'espressione delle proteine di giunzione.

Ricerche recenti hanno mostrato che livelli anomali di espressione dell'mRNA delle mucine sono associati alla presentazione e all'attività della MICI, suggerendo che potrebbero servire come biomarcatori per monitorare la funzione della barriera mucosa nei pazienti con MICI. Le mucine hanno anche effetti immunologici diretti legandosi alle cellule immunitarie e svolgono un ruolo cruciale nell'interazione con il microbiota intestinale fornendo nutrienti e siti di attacco.

Come gli Scienziati Studiano il Microbioma

La ricerca sul microbioma gastrointestinale è stata limitata per decenni a causa di vincoli tecnici, ma le nuove tecnologie di sequenziamento hanno recentemente rivelato l'incredibile complessità e diversità dell'ecosistema intestinale.

I ricercatori utilizzano due tipi principali di campioni quando studiano il microbioma:

• Campioni di feci: Esaminano il contenuto luminale
• Campioni bioptici: Valutano i microrganismi associati alla mucosa

Ci sono differenze importanti nella composizione microbica tra campioni fecali e mucosali. La maggior parte dei batteri è strettamente aderente allo strato di muco, e il campionamento di biopsie mucosali in pazienti con MICI può mostrare risultati diversi a seconda che il tessuto sia infiammato o non infiammato.

I metodi tradizionali dipendenti dalla coltura, che implicano la crescita di microrganismi in laboratorio, potevano identificare solo una frazione delle popolazioni microbiche a causa del bias verso i batteri che proliferano in condizioni di laboratorio. Lo sviluppo di tecniche diagnostiche molecolari, principalmente le tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS), rappresenta una svolta nella comprensione del microbioma intestinale umano.

Gli scienziati ora utilizzano multiple approcci "omici":

• Metagenomica: Identifica la composizione e diversità batterica usando tecniche come l'amplicone del gene 16S rRNA o il sequenziamento shotgun
• Metatrascrittomica: Si concentra sull'espressione genica analizzando sequenze di RNA
• Metaproteomica: Studia l'intero set di proteine espresse in un dato momento
• Metabolomica: Esplora il metaboloma costituito da metaboliti derivati sia dall'ospite che dai microrganismi

Combinando dati metagenomici e metaproteomici, i ricercatori possono caratterizzare proteine e vie di segnalazione per comprendere meglio la funzione del microbioma in salute e malattia.

Disbiosi Intestinale nei Pazienti con MICI

Negli individui sani, il microbioma intestinale mantiene una relazione mutualmente benefica con il colon. Questa relazione è chiave per mantenere la salute metabolizzando componenti dietetici, producendo componenti essenziali come la vitamina K e gli SCFA, e assistendo nello sviluppo e funzione del sistema immunitario.

L'incidenza della MICI sta aumentando nei paesi di nuova industrializzazione, che i ricercatori ritengono sia associata a stili di vita occidentali, urbanizzazione e industrializzazione. L'"ipotesi igienica" suggerisce che la ridotta esposizione ai microrganismi nelle nazioni industrializzate limita lo sviluppo del sistema immunitario, portando a un aumento dell'incidenza di condizioni autoimmuni e allergiche.

Nelle popolazioni sane, c'è un equilibrio di specie batteriche nell'intestino, con più del 90% dei batteri sani appartenenti a quattro phyla maggiori: Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria e Proteobacteria. Tuttavia, c'è una significativa differenza di diversità microbica inter-individuale (diversità beta) all'interno di questi gruppi maggiori.

La perdita di questo equilibrio porta alla disbiosi intestinale, che i ricercatori considerano uno dei fattori scatenanti della risposta immunitaria inappropriata nello sviluppo della MICI. Gli studi mostrano chiare differenze nell'abbondanza di batteri intestinali nei pazienti con MICI rispetto ai controlli sani.

La disbiosi intestinale nella MICI è caratterizzata da:

• Aumento dei batteri associati alla mucosa
• Riduzione della biodiversità complessiva
• Diminuzione dei batteri benefici (specialmente il phylum Firmicutes, incluso Faecalibacterium prausnitzii)
• Aumento dei batteri potenzialmente nocivi (famiglia Enterobacteriaceae, incluso Escherichia coli)
• Cambiamenti nelle specie di Bacteroides, particolarmente nei pazienti con morbo di Crohn

Sebbene la maggior parte della ricerca si sia concentrata sui batteri, studi recenti suggeriscono che altri microrganismi giocano ruoli nella patogenesi della MICI. Studi sulle popolazioni fungine mostrano risultati controversi, con un'ipotesi che suggerisce che l'infiammazione intestinale comprometta la barriera mucosa, permettendo ai funghi opportunisti di proliferare e interferire con il sistema immunitario dell'ospite.

Rispetto agli individui sani, i pazienti con MICI mostrano una proporzione aumentata di Candida albicans. Tuttavia, alcuni dati non mostrano un ruolo patogeno dei funghi. Questi cambiamenti di abbondanza influenzano non solo il microbioma fecale ma anche la mucosa infiammata.

La disbiosi intestinale influisce anche sulle composizioni virali. Uno studio recente ha esplorato il viroma mucosale ileale in adulti sani e pazienti con morbo di Crohn, trovando una sostanziale riduzione nella ricchezza dei batteriofagi mentre la ricchezza dei virus eucariotici aumentava, suggerendo che questi tipi di virus possano avere ruoli diversi nella patogenesi della malattia.

Le vie metaboliche del microbioma intestinale sono anche alterate nella MICI. I ricercatori ritengono che la diminuzione degli SCFA—particolarmente la diminuzione dei batteri produttori di butirrato e della concentrazione di butirrato—possa essere coinvolta nello sviluppo e nel mantenimento dell'infiammazione intestinale cronica nella MICI.

Studi metabolomici hanno rivelato disturbi nel metabolismo degli acidi biliari nei pazienti con MICI, con aumenti degli acidi biliari primari e riduzioni degli acidi biliari secondari. Riguardo al metabolismo del triptofano, c'è una produzione diminuita di ligandi del recettore degli idrocarburi arilici (AhR) nel microbiota dei pazienti con MICI, e l'espressione di AhR nel tessuto intestinale può essere diminuita.

È difficile determinare se i cambiamenti del microbioma causino infiammazione o ne siano il risultato. Tuttavia, differenze nella composizione del microbiota intestinale sono state osservate in familiari, e persino tra gemelli, suggerendo che la disbiosi intestinale nella MICI è più associata allo stato di malattia che a fattori genetici o ambientali. L'infiammazione cronica può peggiorare la disbiosi attraverso alterazioni metaboliche e ossidative dell'ambiente intestinale.

Ci sono anche cambiamenti intra-individuali del microbiota che indicano l'attività di malattia. Le alterazioni nella composizione del microbioma fecale sono più marcate durante la malattia attiva, particolarmente nel morbo di Crohn.

Microbioma come Indicatore di Malattia

Il termine "biomarcatore" si riferisce a caratteristiche misurabili che indicano processi biologici normali, processi patologici o risposte all'intervento terapeutico. Il microbioma intestinale mostra promesse come biomarcatore per la MICI a causa del suo coinvolgimento nella patogenesi della malattia e dei cambiamenti misurabili che si verificano nei pazienti con MICI.

La ricerca suggerisce che specifici pattern o firme microbiche potrebbero aiutare con:

• Diagnosi della malattia infiammatoria intestinale (MII) e distinzione tra malattia di Crohn e colite ulcerosa
• Previsione del decorso della malattia e delle complicanze
• Monitoraggio della risposta al trattamento
• Identificazione dei pazienti a rischio di riacutizzazioni

La composizione del microbioma associato alla mucosa appare particolarmente rilevante come biomarcatore poiché interagisce più direttamente con il sistema immunitario dell'ospite a livello del sito infiammatorio. Tuttavia, la standardizzazione dei metodi di campionamento e degli approcci analitici rimane una sfida per l'implementazione dei biomarcatori basati sul microbioma nella pratica clinica.

Trattamenti Mirati al Microbioma

I ricercatori hanno sviluppato diversi approcci terapeutici innovativi che prendono di mira vari componenti del microbioma intestinale per modulare la risposta immunitaria aberrante nei pazienti con MII. Questi includono:

Probiotici: Microrganismi vivi che, se somministrati in quantità adeguate, conferiscono benefici per la salute. Ceppi specifici possono aiutare a ripristinare l'equilibrio microbico, sebbene i risultati degli studi clinici siano stati contrastanti.

Prebiotici: Ingredienti alimentari non digeribili che stimolano selettivamente la crescita e/o l'attività di microrganismi benefici nel colon. In genere includono tipi specifici di fibre che nutrono i batteri intestinali sani.

Simbiotici: Combinazioni di probiotici e prebiotici progettate per agire sinergicamente al fine di migliorare la sopravvivenza e l'impianto microbico.

Trapianto di microbiota fecale (TMF): Trasferimento di feci processate da un donatore sano a un ricevente con l'obiettivo di ripristinare una comunità microbica sana. Sebbene abbia successo per l'infezione ricorrente da C. difficile, i risultati nella MII sono stati più variabili.

Interventi dietetici: Diete specifiche progettate per modulare il microbioma, come la nutrizione enterale esclusiva nella malattia di Crohn o diete personalizzate basate sui profili microbici individuali.

Terapia fagica: Utilizzo di batteriofagi (virus che infettano batteri specifici) per prendere di mira e ridurre le specie batteriche problematiche risparmiando i microrganismi benefici.

Terapie con metaboliti microbici: Somministrazione diretta di metaboliti microbici benefici come il butirrato o altri acidi grassi a catena corta (AGCC).

Questi approcci innovativi mostrano promesse per il futuro del trattamento della MII, ma le preoccupazioni sulla sicurezza rimangono una limitazione importante poiché i loro effetti a lungo termine nell'uomo non sono ancora completamente compresi.

Limitazioni e Sfide dello Studio

Sebbene la ricerca sul microbioma sia avanzata significativamente, permangono diverse importanti limitazioni:

Causalità vs. Correlazione: È difficile determinare se le alterazioni del microbioma causino l'infiammazione o ne siano una conseguenza. La relazione appare bidirezionale, con l'infiammazione che altera l'ambiente microbico e le alterazioni microbiche che influenzano l'infiammazione.

Variabilità tecnica: Metodi di campionamento diversi (feci vs. mucosa), tecniche di sequenziamento e approcci bioinformatici possono produrre risultati variabili, rendendo difficili i confronti tra gli studi.

Variabilità individuale: Il microbioma sano mostra una significativa variazione interindividuale, rendendo difficile stabilire standard universali per ciò che costituisce un microbioma "sano".

Effetti dei farmaci: Molti farmaci per la MII, inclusi antibiotici, immunosoppressori e biologici, possono essi stessi alterare il microbioma, complicando l'interpretazione dei risultati degli studi.

Comprensione limitata dei componenti non batterici: La maggior parte della ricerca si è concentrata sui batteri, mentre virus, funghi e altri componenti rimangono meno compresi nonostante la loro potenziale importanza.

Dati longitudinali: La maggior parte degli studi fornisce visioni istantanee piuttosto che un monitoraggio a lungo termine di come il microbioma cambia nel tempo in relazione all'attività della malattia e al trattamento.

Nonostante queste sfide, la ricerca in corso continua a chiarire le complesse relazioni tra il microbioma intestinale e la MII, offrendo speranza per nuovi approcci diagnostici e terapeutici.

Raccomandazioni per i Pazienti

Sulla base dell'attuale comprensione del ruolo del microbioma nella MII, i pazienti possono considerare quanto segue:

1. Discutere i trattamenti focalizzati sul microbioma con il proprio gastroenterologo, inclusi potenziali benefici e limitazioni di probiotici, prebiotici o approcci dietetici
2. Concentrarsi sulla diversità dietetica con una varietà di alimenti ricchi di fibre per supportare un microbioma diversificato, a meno che restrizioni dietetiche specifiche non siano medicalmente necessarie
3. Considerare alimenti fermentati come yogurt, kefir e crauti che contengono naturalmente microrganismi benefici
4. Utilizzare gli antibiotici con cautela—usarli solo quando necessario poiché possono alterare significativamente il proprio microbioma
5. Gestire lo stress attraverso tecniche come meditazione, esercizio fisico o counseling, poiché lo stress può influenzare la salute intestinale e la composizione del microbioma
6. Partecipare a studi clinici se disponibili, per aiutare ad avanzare la nostra comprensione delle terapie mirate al microbioma per la MII
7. Mantenere una comunicazione aperta con il proprio team sanitario riguardo a qualsiasi approccio complementare che si sta considerando insieme ai trattamenti convenzionali

Ricordare che sebbene la ricerca sul microbioma sia promettente, molte applicazioni sono ancora in sviluppo. Consultare sempre il proprio medico prima di apportare modifiche significative al proprio approccio terapeutico o stile di vita.

Informazioni sulla Fonte

Titolo Originale dell'Articolo: Il Microbioma nella Malattia Infiammatoria Intestinale

Autori: Aranzazu Jauregui-Amezaga e Annemieke Smet

Affiliazione: Ospedale Universitario di Anversa e Università di Anversa, Belgio

Pubblicazione: Journal of Clinical Medicine 2024, 13(16), 4622

Questo articolo divulgativo si basa su ricerche sottoposte a revisione paritaria e mantiene l'integrità scientifica della pubblicazione originale rendendo al contempo i contenuti accessibili a pazienti istruiti.