La mia lezione riguarderà le interazioni tra il microbiota e i patogeni intestinali. Comincerò col dare una breve riassunto, un breve cenno, su che cos'è il microbiota. Con il termine microbiota ci si riferisce ad una popolazione numerosa e diversificata di microrganismi che risiedono in quelle parti del corpo che hanno continuità con l'ambiente esterno o che direttamente sono esposte in continuità con l'ambiente esterno, ovviamente parliamo delle mucose orali, vaginali, dell’intestino, dell'apparato digerente, oppure, per le parti direttamente esposte colonizzate dal microbiota, della cute per esempio. 

La concentrazione massima di microrganismi si trova proprio nel tratto gastrointestinale, dove è stato stimato siano presenti circa 100.000 miliardi, 100 trilioni di cellule microbiche. Questo da un'idea del fatto che il microbiota intestinale codifica, è fatto di cellule codificanti per milioni di geni, cioè per un numero di geni di gran lunga superiore a quello del genoma umano. I geni del microbiota si integrano e si complementano con i geni umani in un sinergismo mutualistico. I geni codificano per le proteine e gli enzimi ed altri prodotti batterici coinvolti in diversi processi, fra cui il metabolismo, il sistema immunitario, lo vedremo un po' più avanti.

Quindi possiamo dire che il microbiota è quasi un organo aggiunto. Qui nella slide, possiamo vedere il microbiota intestinale con la maggior parte delle specie rappresentanti. Cerchiato in rosso vedete quali sono i principali batteri presenti nel microbiota intestinale, cioè che riguarda l'intestino tenue e l'intestino crasso. Si possono vedere : Enterococchi, Lattobacilli, Clostridium, Enterobatteri, Stafilococchi e Streptococchi e così via, alcuni di questi verranno progressivamente, successivamente citati e menzionati. 

Qual è la funzione del microbiota intestinale? Innanzitutto è una barriera contro i patogeni esterni, ha un importante ruolo metabolico poiché sintetizza e codifica per prodotti che intervengono nel metabolismo, facilitano e intervengono nel metabolismo dei farmaci, nell'assorbimento dei nutrienti, modulando e modificando la permeabilità della parete intestinale ed hanno un importante ruolo di immunomodulazione.

La colonizzazione microbica del tratto digerente deriva da una stretta interazione fra l'ospite e l'ambiente. I rapporti che si stabiliranno fra il microrganismo e l'ospite possono essere diversi a seconda del beneficio che ne trae l'ospite. In base al tipo di attività che i microrganismi del microbiota hanno, li possiamo distinguere in microrganismi potenzialmente dannosi, cioè potenzialmente patogeni, quindi i cosiddetti “patobionti”, e qui vediamo alcune specie: il Proteus, lo Staphylococcus, il Clostridium che è molto importante perché, come vedremo più avanti, è attivato in forma patogena in seguito a trattamento con antibiotici, Veillonella, Prevotella, e Candida, poi ci sono alcuni microrganismi detti “commensali” perché hanno specialmente un effetto indifferente sull'ospite. Questi sono alcuni batteri enterici, ne citiamo qualcuno: Enterococcus, Bacteroides. Altri, invece, sono definiti “simbionti”, cioè che realmente apportano un beneficio all'ospite e tra questi ricordiamo: il Lactobacillus, Eubacterium, Bifidoacterium. Dall'ospite, tutti loro traggono il beneficio di avere a disposizione dei nutrienti, ma forniscono quindi anche dei vantaggi all'ospite.

I fattori che influenzano la composizione del microbiota sono: la modalità di nascita, che vediamo qui, e dunque, se c'è la presenza di una nascita con parto naturale o cesareo, un allattamento al seno, una composizione della dieta, un'attività fisica, un'insorgenza di qualsiasi tipo di malattia, incluse le malattie metaboliche, un'utilizzo di farmaci, in particolare l'utilizzo di antibiotici varia e influenza fortemente il modo in cui verrà stressata anche in seguito la composizione del microbiota intestinale, l'area geografica in cui si risiede, anche per le condizioni igienico-sanitarie in cui si vive e per l'età. Qui, stresso ancora un po' i fattori che influenzano la stabilità e la complessità del microbiota intestinale.

Questi due termini “stabilità” e “complessità” verranno ripetuti in questa lezione più volte, perché sono i due fattori importanti ed essenziali che determinano la funzione del microbiota intestinale. Allora, in condizioni di salute, la complessità e stabilità del microbioma intestinale è alta, è elevata, e quindi dalla nascita fino all'età anziana, si assiste ad un'azione funzionale efficiente del microbiota che, in condizioni di salute, ha un'attività di protezione dall'aggregressione di patogeni esterni, stimola il sistema immunitario e fornisce anche i nutrienti e metaboliti importanti e utili contro le aggressioni esterne. 

Tra i fattori che vedete in alto segnati in grigio che influenzano la stabilità e complessità del microbiota intestinale umano in condizioni di salute, e che quindi se si alterano possono fare insorgere delle importanti perturbazioni a carico del microbiota intestinale, ci sono: la genetica, la via di nascita, come abbiamo già detto, gli stress oltre alle condizioni geografiche e le condizioni igieniche, l'utilizzo di farmaci, e la composizione della dieta. Ognuno di questi fattori può introdurre delle perturbazioni, e questo può provocare un'alterazione nella complessità tassonomica del microbiota ed anche nella numerosità del microbiota tale per cui, si ha l'instaurarsi di infezioni, di malattie metaboliche, o di disordine infiammatori che si basano proprio in una riduzione del numero della popolazione microbica, e un'alterazione della composizione con un alterato metabolismo. Quindi la composizione del microbiota umano si differenzia alla pubertà, cioè quando si acquisiscono i caratteri sessuali secondari, e in realtà la composizione è influenzata dagli ormoni sessuali: estrogeni, progesterone, testosterone. Qualsiasi alterazione a carico del microbiota fa sbilanciare l'equilibrio tra patobionti, patogeni e commensali simbionti, come abbiamo detto all'inizio, ossia, alterando la composizione del microbiota, si altera l'attività metabolica microbica e si ha quindi uno spostamento, tale per cui possono prendere il sopravvento i batteri patogeni. In questo caso si instaurano le Disbiosi.

Le Disbiosi e patologie intestinali, oltre alle sindrome di malassorbimento, prevalentemente sono rappresentate da Gastroenterite, Diarrea e Cancro del colon. Allora, poniamo adesso l'attenzione su i meccanismi di disbiosi intestinale che vengono stressati in questo momento, li descrivo con un po' più di dettaglio semplicemente per introdurre poi quali sono le interazioni tra il microbiota e i vari tipi di patogeni gastroenterici. Allora, nella parte sinistra della diapositiva vediamo le condizioni di omeostasi, cioè in condizioni di salute, il microbiota intestinale, caratterizzato da alta variabilità e da un'alta capacità funzionale e in numero notevole di specie microbiche rappresentate, vive in un mutualismo metabolico con l'ospite e si oppone alla colonizzazione del tratto intestinale da parte dei patogeni. Quando si introduce una variazione, dovuta o alla presenza, all'arrivo, di patogeni enterici, qui nominata Salmonella Clostridium, oppure per le infiammazioni che i patogeni enterici stessi provocano, o ancora, in seguito ad una perturbazione dovuta all'utilizzo degli antibiotici, si instaura un processo per cui il microbiota diventa più semplice, nel senso che le specie microbiche diventano poche, meno rappresentate, numericamente meno forti, si ha uno stato di disbiosi che può far si che la comunità patogena presente in condizioni di Patobionte all'interno del microbiota intestinale, si attivi in forma patogena.