I probiotici sono davvero utili se ingeriti? L’antagonismo della colonizzazione è un grosso problema

You Wenjuan, Direttore editoriale di World Science, Shanghai Institute of Science of Science

“In caso di dubbio, guarda la meccanica quantistica; quando è difficile trovare il meccanismo, guarda la flora intestinale.” Ciò che riflette il ridicolo suscitato dalle tecnologie all'avanguardia, come la meccanica quantistica e la flora intestinale, è che i principi scientifici non sono ancora del tutto compresi, ma i prodotti sono già diventati popolari sul mercato.

Questo esempio potrebbe esservi familiare: alcuni studi hanno dimostrato che alcuni batteri sono efficaci nel regolare l'intestino e hanno persino scoperto che possono influire sulla salute del cervello. Poco dopo, i relativi prodotti nutrizionali o integratori divennero popolari sul mercato.

Questo prodotto sembra scientifico, ma può davvero ottenere gli stessi risultati della fase sperimentale? Ci sono effetti collaterali? Allo stesso tempo, quando ci si trova di fronte a nuovi prodotti entusiasmanti, ci si chiede spesso: si tratta di una "tassa sul QI"?

Ciò che è certo è che dietro questi prodotti c'è un lato ragionevole. Dopotutto, autorevoli studi scientifici hanno confermato che alcune malattie comuni nella vita moderna interagiscono con la flora intestinale[i]. Ad esempio, le sostanze secrete dalla flora intestinale vengono trasmesse al cervello attraverso il nervo vago, colpendo così i pazienti affetti dal morbo di Parkinson[ii]. I metaboliti di piccole molecole prodotti dai batteri intestinali possono entrare nel cervello del topo e modificare la funzione delle cellule cerebrali, causando così un peggioramento del comportamento ansioso dell'animale[iii]. Questi studi hanno gradualmente decostruito i percorsi e alcune molecole di segnalazione attraverso cui la flora intestinale comunica con il cervello, chiarendo ulteriormente l'impatto della flora intestinale sul cervello.

Proprio a causa del sostegno di ricerche autorevoli, spesso le persone pensano: dal momento che una flora intestinale sana è così importante per il corpo umano, significa che se ho una flora intestinale sana posso avere un corpo sano? Quindi, se integro più flora benefica o assumo batteri che combattono i patogeni, avrò maggiori probabilità di essere sano?

Il fatto è che c'è ancora molta strada da fare prima che un prodotto possa raggiungere i risultati osservati nella fase sperimentale sul corpo umano. In altre parole, "mangiare" non significa "integrare".

L’“antagonismo della colonizzazione” che non può essere evitato

Qual è il problema nel voler integrare i batteri benefici assumendo integratori alimentari? L'ostacolo più grande a questo obiettivo deriva in realtà dalla flora intestinale che convive con te. Resisteranno ai batteri ingeriti in vari modi, fenomeno che in ambito professionale viene definito "antagonismo di colonizzazione".

Perché si verifica questo fenomeno? Immaginate un gruppo di batteri nativi felici che in origine vivevano pacificamente e felicemente nell'intestino e che all'improvviso si trovano a dover affrontare un gruppo di batteri estranei chiamati "probiotici" o "antipatogeni": vogliono occupare il territorio e competere per cibo e bevande, ma lo spazio nell'intestino è fisso e i nutrienti sono limitati, e i batteri intestinali non vogliono essere sostituiti. Allo stesso tempo, la flora intestinale del nostro corpo si è da tempo adattata all'ambiente circostante, ovvero ha già conquistato il vantaggio della nicchia ecologica. In questa fase, sarebbe un po' difficile per i batteri che entrano a stabilirsi e devono avere un forte vantaggio competitivo. Questo vantaggio competitivo non risiede nel fatto che questi batteri siano benefici per l'organismo umano, ma nel fatto che abbiano un "punto d'appoggio" e che aderiscano con sufficiente fermezza. Allo stesso tempo, devono resistere alla pressione di esclusione combinata formata dalla flora intestinale originaria. Per questo motivo, i batteri che speri di integrare spesso "passano attraverso l'intestino".

Tuttavia, l'effetto antagonista della flora intestinale favorisce sostanzialmente la stabilità dell'organismo e riduce il rischio di crescita di agenti patogeni condizionati nell'organismo. Questo effetto può essere ottenuto attraverso la competizione per i nutrienti e attraverso la produzione di batteriocine e metaboliti tossici. Esplorare i meccanismi rilevanti potrebbe aiutare le persone a trovare il modo di superare l'antagonismo della colonizzazione. Ad esempio, i Bacteroidetes sono presenti nell'intestino umano. Hanno un rapporto simbiotico con l'uomo e sono una componente importante della flora intestinale. L'11 dicembre 2023, il team di Gao Xiang dell'Università di Shandong ha pubblicato il meccanismo dell'antagonismo dei Bacteroidetes sulla rivista Nature Microbiology: i Bacteroidetes nell'intestino umano svilupperanno una serie di proteine ​​battericide specifiche per combattere altri Bacteroidetes. Ciò fornisce indizi per antagonizzare i Bacteroides nell'intestino umano[iv]. Il 15 dicembre 2023, un team di ricerca dell'Università di Oxford ha pubblicato un articolo sulla rivista Science, rivelando che maggiore è la sovrapposizione metabolica tra la flora intestinale e i microrganismi "invasori", maggiore è la probabilità che i batteri diventino il fulcro dell'antagonismo della colonizzazione. In altre parole, quando i batteri intestinali vengono trapiantati, la colonizzazione può essere ottenuta evitando le specie batteriche chiave.

Anche se abbiamo detto così tanto, sappiamo ancora molto poco su come la flora intestinale elimina i batteri estranei. Sono ancora molti i meccanismi sconosciuti che riguardano il fenomeno dell'"antagonismo della colonizzazione", in attesa di indagini più approfondite. Ma la buona notizia è che gli scienziati hanno fatto grandi progressi nella terapia del trapianto di batteri intestinali.

L'analisi dei big data potrebbe essere una scorciatoia per ottenere un trapianto batterico intestinale preciso

Per promuovere la colonizzazione di successo dei batteri intestinali trapiantati, i ricercatori stanno attivamente provando un altro approccio, ovvero, quando il meccanismo scientifico non è ancora sufficientemente chiaro, guidare la terapia del trapianto di batteri intestinali esplorando le leggi alla base dei casi che superano con successo l'antagonismo della colonizzazione.

Per implementare questo metodo, dobbiamo almeno conoscere: la flora intestinale delle persone sane e dei pazienti con diverse malattie, le prestazioni dei diversi pazienti rispetto alla flora delle persone sane, ecc., in modo da poter fornire un trattamento mirato. Ciò richiede una ricerca su larga scala su un numero sufficiente di campioni per scoprire gli schemi.

Un team guidato dal professor Qin Huanlong del Decimo Ospedale Popolare affiliato all'Università di Tongji ha raccolto dati sulla flora intestinale di circa 10.000 persone sane e affette da varie malattie, ha sequenziato la flora intestinale di migliaia di pazienti prima e dopo il trattamento di "trapianto di flora intestinale" e ha creato uno speciale database. Attualmente è stato elaborato con successo un modello di classificazione della flora intestinale per 18 malattie, che fornisce indicazioni per l'abbinamento preciso tra persone sane e malate. Il tasso di successo di alcune malattie può raggiungere il 90%. Il risultato di questa ricerca ha vinto il primo premio dello Shanghai Science and Technology Progress Award nel 2021[v].

Alcuni team di ricerca hanno fatto progressi anche nel migliorare il tasso di successo del trapianto di batteri intestinali attraverso la modellazione dei dati. Il team di Zhao Fangqing del Beijing Institute of Life Sciences dell'Accademia cinese delle scienze e il team di Zhang Faming del Second Affiliated Hospital della Nanjing Medical University hanno collaborato per utilizzare metodi di analisi intelligenti per costruire un modello di intelligenza artificiale (EDS) per l'abbinamento donatore-ricevente nel trapianto di microbiota fecale, che può aumentare l'efficienza del trapianto dal 57,1% al 93,3%. Allo stesso tempo, il team congiunto ha anche scoperto che maggiore è la distanza genetica tra il microbiota del donatore e quello del paziente, più questo è adatto al trapianto. Ciò conferma le scoperte del team di Gao Xiang presso l'Università di Shandong e fornisce un metodo più efficace per ottenere con successo il trapianto di microbiota fecale. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Gut Microbes il 20 luglio 2022[vi].

Il gruppo di ricerca di Dai Lei del Synthetic Microbiome Research Center dell'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen, dell'Accademia cinese delle scienze e dell'Istituto di biologia sintetica di Shenzhen è riuscito a dedurre con successo le specie chiave per l'antagonismo della colonizzazione utilizzando metodi di ricerca basati sui dati. Pertanto, il trapianto di microbiota fecale presenta un intervallo di selezione più chiaro per selezionare specie batteriche con una distanza genetica elevata per ottenere la colonizzazione. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications il 16 marzo 2024[vii].

Oltre alla continua ricerca della precisione, anche la standardizzazione del trattamento del "trapianto di batteri intestinali" è una direzione di ricerca molto importante, ovvero come trasformare i batteri attivi nelle feci di persone sane in prodotti clinicamente utilizzabili attraverso moderni processi industriali, tra cui la decolorazione e la deodorizzazione.

Tornando alla domanda originale, riguardo al fenomeno delle scoperte scientifiche d'avanguardia che saltano la ricerca clinica e vanno direttamente all'applicazione sul mercato, Emeran Mayer, neuroscienziato dell'Università della California, Los Angeles, ha avvertito: "Molte persone stanno effettivamente guadagnando un sacco di soldi 'approfittando' della vendita di integratori".[viii]

A questo punto, penso che tu abbia capito se quei prodotti così attraenti siano solo uno spreco di soldi.

[i] https://doi.org/10.1146/annurev-med-042320-014032

[ii] Vagotomia e malattia di Parkinson: uno studio di coorte abbinato basato su registri svedesi. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28446653/

[iii] Un metabolita derivato dall'intestino altera l'attività cerebrale e il comportamento ansioso nei topi https://www.nature.com/articles/s41586-022-04396-8

[iv] https://www.nature.com/articles/s41564-023-01541-5

[v] La nuova magia di trasformare i rifiuti in tesori: trasformare la “cacca” in “cura per le malattie”. World Science, numero 3, 2024.

[vi] L'interazione del microbiota intestinale tra donatori e riceventi determina l'efficacia del trapianto di microbiota fecale DOI:10.1080/19490976.2022.2100197

[vii] Previsione basata sui dati dei risultati della colonizzazione per comunità microbiche complesse https://www.nature.com/articles/s41467-024-46766-y

[viii]https://knowablemagazine.org/content/article/health-disease/2024/gut-brain-axis-parkinsons-disease-microbiome

Questo articolo è un lavoro sostenuto dal Science Popularization China Creation Cultivation Program

Autore: You Wenjuan

Recensione: Tao Ning

Prodotto da: Associazione cinese per la scienza e la tecnologia Dipartimento di divulgazione scientifica

Produttore: China Science and Technology Press Co., Ltd., Pechino Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.