Il corpo umano ospita circa 100 trilioni di microbi: abbiamo più di questi microrganismi rispetto alle nostre cellule umane, che sono in numero inferiore di circa 10 a 1.
Grazie ai progressi scientifici nella genetica degli ultimi anni, abbiamo acquisito una conoscenza molto più approfondita sui microbi che vivono dentro e fuori di noi.
Numerosi paesi hanno investito ingenti risorse nella ricerca per comprendere le interazioni all’interno dell’ecosistema del corpo umano e la loro rilevanza per la salute e le malattie.
I termini microbiota e microbioma vengono spesso utilizzati come sinonimi, ma c’è una sottile differenza tra i due. Questo articolo si propone di chiarire tale distinzione.
Fatti veloci sul microbiota e sul microbioma umani
Ecco alcuni punti chiave sulle popolazioni microbiche del corpo umano. Maggiori dettagli si trovano nell’articolo.
- Il microbiota umano è composto da trilioni di cellule, inclusi batteri, virus e funghi, e supera in numero le nostre cellule.
- Le più grandi popolazioni di microbi risiedono nel nostro intestino, formando il microbiota intestinale. Altri habitat comprendono la pelle.
- Le cellule microbiche e il loro materiale genetico, il microbioma, vivono con noi in una relazione simbiotica che è vitale per la salute normale, sebbene alcune specie possano diventare patogeni opportunistici.
- I microrganismi nel tratto gastrointestinale, noti anche come flora intestinale, pesano complessivamente circa 1,8 kg e ogni individuo ha un mix unico di specie.
- Il microbiota è cruciale per la nutrizione, l’immunità e influisce su cervello e comportamento. È implicato in diverse malattie quando il normale equilibrio microbico viene disturbato.
Quali sono il microbiota umano e il microbioma?
Il microbiota umano comprende le popolazioni di specie microbiche che vivono sul o nel corpo umano: batteri commensali, virus e funghi (e altri organismi unicellulari come archaea e protisti) che chiamano i nostri corpi casa.
Ogni individuo ospita tra 10 e 100 trilioni di cellule microbiche in una relazione simbiotica che, in condizioni di salute, risulta vantaggiosa per entrambi. Le stime suggeriscono che potrebbero esserci oltre 1.000 specie diverse di microrganismi che costituiscono il microbiota umano.
Tutti i geni all’interno di queste cellule microbiche compongono ciò che chiamiamo microbioma.
Analogamente alla decodifica del genoma umano, il microbioma è stato oggetto di intensi sforzi per svelare le sue informazioni genetiche.
Il seguente video sull’ecosistema umano, prodotto dal Genetic Science Learning Center dell’Università dello Utah, offre una buona introduzione ai vari habitat per i diversi tipi di microbo dentro e intorno a noi, evidenziando le differenze tra ambienti come l’avambraccio e l’ascella.
Nonostante il numero elevato di microbi nel microbiota umano, questi organismi microscopici costituiscono solo il 2-3% del nostro peso corporeo totale.
La ricerca condotta nell’ultimo decennio ha chiarito la diversità genetica di queste comunità, che varia a seconda della localizzazione.
Uno studio pubblicato dal Consorzio del Progetto Microbioma Umano nel 2012 ha riscontrato che:
- I campioni di comunità microbiche provenienti da bocca e feci mostrano una diversità marcata
- Al contrario, i campioni vaginali presentano comunità microbiche più semplici.
Questo studio ha caratterizzato la grande diversità del microbioma umano in un ampio gruppo di individui occidentali sani, ma ha sollevato molte domande che necessitano di ulteriori ricerche genetiche. Come variano le popolazioni microbiche nel corso della vita e quali modelli di colonizzazione sana contrastano con quelli che causano malattie?
«Qual è il ruolo dell’immunità dell’ospite o della genetica nella diversità osservata? E in che modo i risultati ottenuti nella popolazione nordamericana si confrontano con quelli di altre aree del mondo?» scrivono gli autori. Alcune risposte sono fornite da studi più recenti.
Sviluppi recenti sui microbi commensali umani
Il stress durante la gravidanza ‘altera il microbioma vaginale, influenzando lo sviluppo della prole’. Questo articolo esamina se le interruzioni nell’ecosistema vaginale possano contribuire a conseguenze significative e a lungo termine per i neonati.
Alterazioni nel microbioma degli occhi nei portatori di lenti a contatto possono aumentare il rischio di infezioni. Le popolazioni batteriche negli occhi dei portatori di lenti a contatto si avvicinano di più alla flora della pelle rispetto alla superficie oculare di chi non le indossa.
Perché il microbiota umano è importante?
I microrganismi che si sono evoluti insieme a noi svolgono ruoli fondamentali nella nostra vita. Sono coinvolti sia nella salute che nelle malattie, e la ricerca ha trovato collegamenti tra le nostre popolazioni batteriche e le seguenti condizioni:
- Asma
- Autismo
- Cancro
- Celiachia
- Colite
- Diabete
- Eczema
- Malattia cardiaca
- Malnutrizione
- Sclerosi multipla
- Obesità
Il microbioma umano influisce su quattro aree cruciali per la nostra salute: nutrizione, immunità, comportamento e malattia.
Nutrizione
Oltre a fornire energia dal cibo che consumiamo, i microbi intestinali sono essenziali per la disponibilità di nutrienti. Ad esempio, i batteri intestinali ci aiutano a scomporre molecole complesse presenti in carne e verdure. Senza di loro, la cellulosa vegetale risulterebbe indigeribile.
Inoltre, i microbi intestinali influenzano il nostro appetito e la sensazione di sazietà dopo i pasti grazie alle loro attività metaboliche.
La diversità del nostro microbiota è direttamente correlata alla varietà della nostra dieta, e gli adolescenti che sperimentano un’ampia gamma di alimenti mostrano un microbiota intestinale più variegato rispetto agli adulti con schemi dietetici rigidi.
Immunità
Il contatto con i microrganismi che ci colonizzano fin dalla nascita è cruciale per lo sviluppo della nostra immunità adattativa, che consente una risposta rapida a patogeni già incontrati.
Gli scienziati hanno scoperto effetti negativi profondi nei roditori privi di germi, tra cui un’immunità sottosviluppata.
Il microbiota è rilevante anche per le condizioni allergiche e autoimmuni, che possono manifestarsi più facilmente quando le prime esposizioni microbiche sono disturbate.
Comportamento
Grazie al suo ruolo nella digestione, il microbiota può influenzare anche il cervello. Alcuni esperti lo chiamano addirittura un «secondo cervello».
Piccole molecole rilasciate dai batteri intestinali attivano le risposte nervose nel tratto gastrointestinale.
Sono stati individuati collegamenti tra il microbioma intestinale e disturbi cerebrali come la depressione e l’autismo.
Malattia
Le popolazioni batteriche gastrointestinali forniscono informazioni preziose sulle malattie intestinali, come le malattie infiammatorie intestinali (IBD), inclusa la malattia di Crohn e la colite ulcerosa. Una bassa diversità nel microbiota intestinale è stata associata a IBD, obesità e diabete di tipo 2.
La natura del microbiota intestinale è stata collegata alla sindrome metabolica, e modifiche nella dieta hanno mostrato effetti positivi su questo gruppo di fattori di rischio attraverso prebiotici, probiotici e altri integratori.
I microbi intestinali e la loro genetica influenzano il nostro bilancio energetico, lo sviluppo e la funzionalità cerebrale. È in corso una ricerca sugli effetti dei microbi intestinali sul cervello in via di sviluppo e sui disturbi alimentari.
Le alterazioni del microbiota causate da antibiotici possono portare a malattie, comprese le infezioni resistenti agli antibiotici.
Il microbiota innato gioca un ruolo cruciale nella prevenzione della crescita eccessiva di batteri patogeni, competendo con i «cattivi» e rilasciando composti anti-infiammatori.
Qual è il microbiota intestinale?
Nel 1996, il dott. Rodney Berg della Louisiana State University ha scritto sull’importanza «profonda» del microbiota intestinale, allora definito microflora intestinale.
«La microflora indigena del tratto gastrointestinale ha effetti significativi sullo sviluppo anatomico, fisiologico e immunologico dell’ospite», ha affermato in un documento di ricerca.
Il documento prosegue: «La microflora indigena stimola il sistema immunitario a rispondere più rapidamente ai patogeni e, attraverso l’antagonismo batterico, inibisce la colonizzazione da parte di patogeni esogeni».
Questa relazione simbiotica è vantaggiosa per noi: la flora intestinale include microrganismi così comuni nel nostro ambiente che abitano praticamente tutti gli animali dello stesso habitat.
Tuttavia, questi microbi nativi comprendono anche batteri patogeni che, come sottolinea Berg, «possono attraversare la barriera mucosa e causare infezioni sistemiche in ospiti debilitati».
In sintesi, nel nostro intestino convivono batteri benefici e patogeni, questi ultimi capaci di causare infezioni locali, come intossicazione alimentare e altre malattie gastrointestinali che portano a diarrea e vomito.
Il microbiota intestinale:
- Comprende decine di trilioni di cellule microbiche, con un peso complessivo di circa 2 kg (4,4 libbre)
- Ospita centinaia di specie batteriche: ne sono state identificate più di mille
- Contiene oltre 3 milioni di geni: il microbioma intestinale ha 150 volte più geni rispetto al corpo umano
- È unico per ogni individuo: condividiamo un terzo dei microbi presenti, ma il resto costituisce il nostro microbiota individuale.
Nuove scoperte sul microbioma
Significativi investimenti sono stati destinati alla ricerca sulle popolazioni microbiche del corpo e sulla loro genetica, esplorando i collegamenti con salute e malattia.
Il National Institutes of Health (NIH) ha lanciato il progetto Human Microbiome nel 2007, con l’obiettivo di caratterizzare le nostre specie microbiche e le loro relazioni con la salute, producendo ampi set di dati accessibili al pubblico da studi genetici.
Anche l’Europa e la Cina hanno collaborato a un programma simile, il progetto Metagenomics of the Human Intestinal Tract (MetaHIT). Nel 2013 è stato avviato un altro progetto finanziato dall’UE, denominato MyNewGut.
La maggior parte dei microrganismi che vivono con noi si trova nel sistema gastrointestinale, dove sono state fatte molte nuove scoperte. I principali sviluppi recenti sono elencati di seguito.
Sviluppi recenti sui batteri intestinali
Diverse diete arricchiscono il microbiota intestinale. Questo recente articolo discute come malattie come il diabete di tipo 2, l’obesità e la malattia infiammatoria intestinale (IBD) possano essere correlate a una riduzione della ricchezza del microbiota gastrointestinale.
I cibi solidi influenzano il microbiota intestinale a 9 mesi. Uno studio ha rivelato che l’obesità materna non influisce sulla diversità microbica intestinale del bambino, mentre i cibi solidi diventano predominanti quando il bambino raggiunge i 9 mesi.
I batteri intestinali potrebbero rivelare indizi sul diabete di tipo 2. Cambiamenti nei batteri intestinali potrebbero portare a diagnosi precoci della malattia, secondo risultati di gemelli identici pubblicati.
Un ciclo di antibiotici può distruggere il microbioma intestinale per un anno. Uno studio ha evidenziato la necessità di utilizzare antibiotici solo quando strettamente necessario.
Nuovi sviluppi nel 2024
Recenti studi hanno dimostrato che il microbiota intestinale gioca un ruolo cruciale nella salute mentale, suggerendo che le alterazioni nel microbioma possano influenzare il rischio di sviluppare disturbi psichiatrici. Un’analisi del 2024 ha evidenziato come le terapie mirate a ripristinare l’equilibrio del microbiota possano migliorare i sintomi di ansia e depressione.
Inoltre, la ricerca sull’uso di probiotici e prebiotici ha mostrato promettenti risultati nel migliorare la salute intestinale e nel ridurre l’infiammazione, con studi recenti che supportano la loro efficacia in pazienti affetti da malattie infiammatorie intestinali.
Infine, è emersa una crescente evidenza che il microbiota intestinale può influenzare l’efficacia dei farmaci, portando a una nuova era di personalizzazione delle terapie farmacologiche basate sulla composizione microbica individuale.
Queste scoperte sottolineano l’importanza continua della ricerca sul microbiota e sul microbioma, con implicazioni significative per la prevenzione e il trattamento di molte malattie.
