Il legame tra microbiota intestinale e sistema immunitario nello sviluppo dell’obesità infantile
Il microbiota intestinale (MI) e il sistema immunitario (SI) sono strettamente correlati e qualsiasi alterazione del delicato equilibrio delle comunità microbiche intestinali può portare allo sviluppo di malattie come allergie, disturbi metabolici e gastrointestinali. Questo stretto legame tra MI e SI inizia nei primi anni di vita, con la colonizzazione iniziale del tratto gastrointestinale del neonato.
La review “The link between obesity and the gut microbiota and immune system in early-life” ha analizzato i meccanismi di formazione del microbiota infantile dalla nascita in avanti a partire dai contributi materni, ambientali e nutrizionali e di come tutto ciò possa condizionare l’equilibrio immunitario del futuro adulto, anche rispetto allo sviluppo di una condizione di obesità.
Ruoli del microbiota intestinale
Il MI svolge un ruolo cruciale nel mantenimento dell’omeostasi e dell’equilibrio generale dell’organismo, essendo coinvolto in numerosi processi fisiologici, come:
- la scomposizione dei carboidrati non assorbiti durante la digestione
- la sintesi di metaboliti microbici benefici e vitamine come gli acidi grassi a catena corta (SCFA) e la vitamina K
- la regolazione dell’umore attraverso l’asse intestino-cervello, attraverso la produzione di triptofano, un precursore della serotonina, e altri meccanismi
- la protezione contro i patogeni esterni attraverso la competizione con i siti di adesione e/o il rilascio di antimicrobici
- l’immunoregolazione, ovvero la modulazione della risposta immunitaria a stimoli interni o esterni.
Modelli di formazione del microbiota intestinale neonatale
Alla nascita, l’intestino del neonato viene rapidamente colonizzato da un’ampia gamma di microbi, principalmente anaerobi facoltativi come Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Enterobacter spp. e altri membri della famiglia delle Enterobacteriaceae provenienti dal microbioma vaginale ed intestinale materno per trasmissione verticale.
Sebbene questi microrganismi possano svolgere respirazione aerobica e anaerobica, normalmente preferiscono la respirazione aerobica quando l’ossigeno è disponibile, grazie al suo elevato apporto energetico. Pertanto, la loro presenza porta a un graduale esaurimento dell’ossigeno intestinale e a una riduzione del potenziale di ossidoriduzione intestinale entro 48 ore dalla nascita, il che facilita la colonizzazione di batteri anaerobi stretti come Bifidobacterium, Clostridia e Bacteroides.
Influenza della modalità di parto e dell’allattamento
I neonati nati per via vaginale saranno esposti al microbiota vaginale e intestinale della madre, composto essenzialmente da Lactobacillus e Prevotella.
I neonati nati tramite questo percorso presentano di norma un microbiota intestinale più diversificato.
Per quanto riguarda i bambini nati con parto cesareo, i microrganismi presenti sulla pelle della madre e l’ambiente ospedaliero favoriscono l’esposizione iniziale, presentando modelli di colonizzazione diversi rispetto ai neonati nati per via vaginale. In questo caso, il microbiota intestinale del neonato sarà colonizzato da Staphylococcus e Clostridium, ed è caratterizzato da una bassa diversità e ricchezza microbica. Inoltre, i neonati nati con parto cesareo hanno mostrato un ritardo nella colonizzazione da parte di Bifidobacterium.
A causa delle sue caratteristiche plastiche e dinamiche, il microbiota della prima infanzia può essere alterato o modulato da fattori esterni, in particolare dalla dieta della prima infanzia, ovvero allattamento al seno o latte artificiale, età gestazionale alla nascita e salute o abitudini materne.
Influenza dell’età gestazionale
Rispetto ai neonati a termine, i neonati pretermine presentano una minore diversità microbica e presentano un ritardo nella formazione di un microbiota sano, a causa della crescita eccessiva di alcune specie batteriche, come l’Enterococcus, comunemente associato a infezioni nosocomiali e compatibile con un ricovero ospedaliere. È inoltre noto che i neonati pretermine presentano un rischio maggiore di sviluppare complicanze, che spesso richiedono interventi medici invasivi, somministrazione di antibiotici e un ricovero in Terapia Intensiva Neonatale.
I neonati prematuri potrebbero presentare un microbiota intestinale dominato da microbi potenzialmente patogeni che, in combinazione con trattamenti invasivi e un sistema immunitario compromesso e non ancora ben strutturato, li rende più suscettibili alle infezioni.
Influenza della modalità di allattamento
Le strategie alimentari nella prima infanzia possono influire sulla colonizzazione microbica intestinale del neonato. Un allattamento al seno esclusivo costituisce un’importante fonte di batteri produttori di acido lattico e di oligosaccaridi del latte umano (HMO), creando un ambiente favorevole alla proliferazione di Lactobacillus e Bifidobacterium, noti generi probiotici.
Al contrario, i neonati allattati artificialmente presentavano un microbiota più diversificato (un numero maggiore di generi batterici) rispetto ai loro coetanei allattati al seno, probabilmente perché il latte artificiale contiene una diversa gamma di nutrienti che modulano il microbiota intestinale.
Alcuni studi hanno dimostrato che i nati da parto cesareo e allattati esclusivamente al seno non solo possiedono un microbiota intestinale molto simile a quello dei neonati nati per via vaginale, ma anche che il latte materno è in grado di ripristinare la presenza di batteri benefici, come il Faecalibacterium, e di ridurre l’abbondanza di generi batterici tipicamente associati a questa modalità di parto, come Enterococcus e Veillonella.
Evoluzione del microbiota neonatale dopo lo svezzamento
Nel periodo di svezzamento si osserva un aumento significativo dell’α-diversità, un parametro di diversità utilizzato per valutare la ricchezza e l’uniformità delle specie microbiche di un dato campione in un determinato ambiente. Il microbiota intestinale cambia la sua composizione da Pseudomonadota (precedentemente Proteobacteria) e Actinomycetota (precedentemente Actinobacteria) a Bacillota (precedentemente Firmicutes) e Bacteroidota (precedentemente Bacteroidetes).
Inoltre, nel passaggio da un regime alimentare esclusivamente a base di latte materno a quello basato su alimenti solidi, è stata segnalata una significativa diminuzione dei bifidobatteri.
Durante questo periodo, il microbiota intestinale del bambino si modifica, assumendo una composizione più simile a quella degli adulti, raggiungendo una composizione stabile all’età di 3 anni. Il microbiota adulto è dominato da ceppi batterici in grado di produrre acidi grassi a corta catena (SCFA), nonché di degradare glicani e carboidrati complessi. Pertanto, una corretta alimentazione durante lo svezzamento è fondamentale per l’insediamento e il mantenimento di un microbiota maturo.
Sviluppo del sistema immunitario nelle prime fasi della vita
In condizioni normali, le interazioni dinamiche tra il MI e l’SI dell’ospite contribuiscono al mantenimento dell’equilibrio generale dell’organismo. Insieme alle cellule intestinali e immunitarie, il MI costituisce un’ulteriore barriera protettiva, competendo con i patogeni per i nutrienti e i siti di adesione nella mucosa intestinale e prevenendo la colonizzazione e la replicazione di patogeni esterni.
Il complesso equilibrio tra l’immunità dell’ospite e il microbiota intestinale si stabilisce quando i microrganismi commensali interagiscono con le cellule epiteliali intestinali.
Disbiosi intestinale associata all'obesità precoce e alterazioni del s. immunitario
Nella prima infanzia, l’interazione tra il microbiota intestinale del neonato e il sistema immunitario influenza significativamente lo sviluppo reciproco: la colonizzazione di microbi commensali influenza la maturazione dei tessuti linfoidi e dei linfociti, mentre la risposta immunitaria dell’ospite influenza la selezione e il mantenimento del microbiota commensale, favorendo un equilibrio stabile e un equilibrio ecologico tra le comunità microbiche.
Il legame tra obesità e microbiota intestinale è stato studiato in modelli animali e pazienti umani.
É stato osservato che i pazienti con un microbiota intestinale più diversificato erano meno inclini a sviluppare un aumento di peso a lungo termine, suggerendo un effetto preventivo del microbiota intestinale. Altri studi si sono concentrati sulle differenze osservate nel rapporto Bacillota/Bacteroidota tra individui obesi e magri.
Un altro fattore che contribuisce a queste incongruenze è legato all’ipotesi dell’endotossiemia metabolica, che propone che l’aumento dell’adiposità e lo sviluppo di infiammazione di basso grado potrebbero essere associati alla disseminazione di LPS a livello sistemico.
Influenza dell’asse microbiota-intestino-cervello nella genesi dell’obesità
Come nuova via per il controllo dell’obesità, negli ultimi anni è stata ampiamente studiata la connessione bidirezionale tra microbiota intestinale e sistema nervoso centrale, nota come asse microbiota-intestino-cervello. Alcuni studi hanno evidenziato l’influenza chiave dei microbi intestinali e dei loro metaboliti sul nervo vago, in particolare nella regolazione dei comportamenti alimentari e nello sviluppo dell’obesità.
Varie ricerche suggeriscono che un trasferimento alterato di metaboliti (inclusi gli SCFA microbici) e nutrienti dalla madre al feto durante la gestazione, e uno stato di infiammazione cronica (in parte dovuto all’aumento dei livelli di LPS causato dal microbiota intestinale disbiotico), potrebbero avere un impatto negativo sullo sviluppo cerebrale fetale, portando infine a un deterioramento dei percorsi comportamentali e cognitivi.
Conclusioni e prospettive future
Le alterazioni del microbiota intestinale durante il periodo neonatale sono state collegate allo sviluppo di malattie, come l’obesità.
Studi recenti hanno evidenziato l’importanza della madre come principale fonte di microrganismi per la prole, in particolare nella trasmissione del microbiota intestinale disbiotico e il suo potenziale impatto sulla salute futura.
Le ricerche condotte finora sembrano supportare l’ipotesi proposta che il microbiota materno obesogeno possa portare allo sviluppo dell’obesità nei bambini, in particolare attraverso il trasferimento di specie batteriche associate a un BMI più elevato che persistono e modulano il sistema immunitario del neonato, generando una risposta immunitaria anomala.
Tuttavia, sono necessari ulteriori studi (su coorti complete di madri e neonati) per comprendere i meccanismi associati all’interazione tra microbiota intestinale disbiotico e obesità infantile, nonché il meccanismo che spiega il motivo per cui i ceppi batterici materni hanno maggiori probabilità di adattarsi e rimanere nell’intestino del bambino.
