Macrobiota e Macrobioma

Il microbiota umano è un ecosistema complesso costituito da miliardi di diversi microrganismi commensali (batteri, virus, funghi), distribuito a livello di cute, vie aeree, cavo orale, apparati gastro-enterico e genito-urinario.

Gli studi di genomica, trascrittomica, proteomica, metabolomica, hanno consentito l’identificazione del microbioma, inteso come l’insieme dei genomi di questo ecosistema, così come delle proteine derivanti dalla trascrizione dei geni. Esso è 100 volte più grande del genoma umano.

Il microbiota umano è stato oggetto di numerosi progetti di ricerca internazionali, come lo Human Microbiome Project (HMP; www.hmpdacc.org), lanciato in Ottobre 2007 dal National Institutes of Health, con l’intento di caratterizzare le comunità di microrganismi, identificarne i pathway metabolici, chiarirne il ruolo nel mantenimento della salute dell’organismo, e  nell’insorgenza di patologie.

La composizione è estremamente variegata. Il cavo orale è un habitat per almeno sei miliardi di microrganismi come: Bacilli, Clostridi, Salmonella, Escherichia, Helicobacter, Yersinia, Bacteroidi ( Prevotella, Bacteroidi), Actinobacteri ( Actinomices, Streptomices) e Fusobacteria.

La microflora gastrica è composta da: Actinobacteri, ma a causa dell’ambiente acido, è presente altresì l’ H. pylori.

La porzione prossimale del piccolo intestino è popolata  da Lactobacilli ed Enterococcus faecalis; la distale, prevalentemente da batteri  coliformi e Bacteroidi. Questo complesso sistema svolge, a livello gastro-enterico,  importanti funzioni, quali: sintesi di vitamine, decomposizione di nutrienti, metabolismo dei grassi, protezione dai patogeni, promozione dell’angiogenesi, mantenimento dell’omeostasi del sistema immune.

L’analisi del microbiota cutaneo dimostra la prevalenza di 4 phyla di microrganismi: Actinobacteri (51.8%: Corinebacteri, Propionibacteri), Firmicutes (24.4%: Staph.spp), Proteobacteri (16.5%), e Bacteroidi (6.3%)

Il microbioma umano  può differenziarsi in base all’appartenenza ad una etnia, per fattori geografici e stili di vita; può subire delle variazioni nel corso della vita, in base all’età, ed eventi fisiologici, come la gravidanza, o per influenza della dieta, dell’uso di antibiotici, dell’igiene personale.

Fattori genetici e ambientali,  contribuiscono all’unicità individuale del microbiota umano, e ciò potrebbe comportarne, in futuro, l’utilizzo in medicina legale, attraverso l’identificazione di markers selezionati con metodi riproducibili. Tuttavia, la flessibilità e mutevolezza non conferiscono al microbioma l’attendibilità delle impronte digitali, ma potrebbero orientare, ad esempio sull’intervallo post mortem.

A livello delle mucose, le risposte immuni B e T sono modulate dal microbioma, che pertanto interviene sul mantenimento dell’omeostasi immunologica; l’interazione tra sistema immune mucosale e microbioma umano, si basa su un equilibrio tra i meccanismi di difesa del primo, e antigeni o metaboliti derivanti dai microrganismi sia simbionti che patogeni.  La disbiosi comporta  l’accensione di un processo infiammatorio; ad esempio nelle malattie sistemiche autoimmunitarie, come l’artrite reumatoide, LES, Sindrome di Sjögren, l’alterazione di questo equilibrio può associarsi ad infiammazione locale ed aumento della permeabilità della mucosa intestinale,  con aumento dell’esposizione ad antigeni e della produzione di autoanticorpi. Linfociti e citochine possono poi amplificare il meccanismo, tramite il torrente circolatorio, anche a distanza (articolazioni e ghiandole salivari, ad esempio)

Lo squilibrio nella composizione del microbioma, è stato chiamato in causa anche nel determinismo della patogenesi dell’obesità. L’eccessiva assunzione di grassi impoverisce il microbiota intestinale, e squilibria verso un maggior numero di batteri Gram negativi; inoltre, il microbioma intestinale controlla una proteina (Angiopoietin-like protein 4) che interviene nel metabolismo lipidico

Altre malattie per le quali si studia il ruolo del microbiota umano sono:  malattie cutanee come acne, dermatite atopica e psoriasi; disordini neurologici come autismo e sclerosi multipla; aterosclerosi e  diabete

Oltre all’associazione malattie infiammatorie croniche-microbioma,  la letteratura riporta l’attenzione sulla relazione tumori-microbioma. In particolare, quattro tipologie: colon retto, testa collo, pancreas e polmone, potrebbero essere, tra l’altro correlate, in un setting di multifattorialità,  all’alterazione del microbiota del cavo orale ed intestinale.

Un capitolo estremamente interessante,  che necessita  di approfondimenti per eventuali straordinari sviluppi futuri,  è lo studio del microbioma umano come fattore predittivo del rischio di eventi avversi da immunoterapia in ambito oncologico. Uno studio prospettico di Dubin et al., condotto su pazienti con melanoma metastatico trattati con ipilimumab, ha analizzato il microbioma dopo sviluppo di colite autoimmune,  ed  il microbiota fecale prima dell’infiammazione. In particolare, batteri del phylum dei Bacteroides erano associati a resistenza nei confronti dell’insorgenza di colite. Il pathway genetico del trasporto di poliamine e la biosintesi di Vit B, erano invece coinvolti nell’insorgenza di colite.

L’approfondimento su questa tematica potrebbe essere utile per l’identificazione di nuove terapie target per la prevenzione o trattamento delle malattie intestinali, per supplementazione della dieta con prebiotici o probiotici,  o per il potenziamento degli effetti dell’immunoterapia in ambito oncologico.

Analogamente a quanto avviene per il microbioma mucosale, il microbiota cutaneo non è un sistema inerte, ma contribuisce allo stato di salute e di malattia dell’organo che lo ospita. Varia a seconda dell’età, della sede anatomica, nello stesso individuo e, persino, con l’applicazione di topici, come, ad esempio, deodoranti ed antitraspiranti (in soggetti che non applicano questi prodotti, prevalgono Staphilococcus spp e Corynebacteria).

Regola l’omeostasi dei cheratinociti e modula il sistema immunitario cutaneo; di conseguenza, la disbiosi rientra nella patogenesi dei processi infiammatori della pelle, continuamente esposta a svariati fattori esogeni ed endogeni e barriera nei confronti di stimoli fisici, meccanici, immunologici e microbici. L’integrità della funzione di barriera è strettamente legata alla interazione tra microbiota e organo ospite, attraverso una serie di segnali complessi che coinvolgono sia l’immunità innata che adattativa.

Ogni centimetro quadrato di cute ospita 1 miliardo di microrganismi che sono in prima linea contro eventuali aggressioni da parte di patogeni; questo patrimonio può essere influenzato da differenti situazioni. Lo smog (monossido di carbonio, metalli pesanti, ossido nitrico, ozono, diossido di solfuro, vapori organici volatili, particolato) induce uno stress ossidativo, con produzione di specie reattive dell’ossigeno, che impattano negativamente sulla composizione del microbiota cutaneo. In ambiente domestico quest’ultima può essere condizionata dalla presenza degli altri conviventi o da animali da compagnia.

I raggi UV, inducendo immunosoppressione locale, possono alterare l’assetto del microbiota cutaneo, attraverso danni su genoma e membrana cellulare. Ne risulta la formazione  di PAMPs (pathogen-associated molecular patterns), ovvero molecole o parti di esse, associate ad alcuni patogeni,  e riconosciute come non-self  dall’immunità innata.

In conclusione, il microbiota umano svolge un ruolo decisivo,  tanto nello stato di buona salute dell’individuo, tanto nel determinismo di alcune patologie. Lo studio del microbiota potrebbe avere implicazioni future su eventuali nuovi approcci terapeutici e sulla possibilità di trattamenti personalizzati.