Può curare malattie, causarne di nuove e perfino "controllare" il cervello delle persone. Come fa la flora intestinale ad avere tali poteri?

Introduzione:

I microbi intestinali sono considerati il ​​secondo genoma dell'uomo e sono strettamente correlati alla nostra salute. I microrganismi intestinali possono sia curare le malattie che causarle. Quando sono disordinati possono provocare diverse malattie. Negli ultimi anni sono emersi la terapia probiotica e il trapianto fecale, entrambi strettamente correlati alla flora intestinale. Per questo motivo, i microrganismi intestinali rappresentano oggi una delle direzioni di ricerca più interessanti nelle scienze della vita.

Per questo argomento, abbiamo il piacere di incontrare la Dott.ssa Wu Meng, ricercatrice presso l'Università di Washington e allieva prediletta di Jeffrey Gordon, un leader nel campo dei microbi intestinali, per condividere il suo punto di vista sui microbi intestinali.

Wu Meng (ricercatore presso l'Università di Washington) | Ospite

Il Signore degli Anelli | Colloquio

01 Tipi di microrganismi intestinali umani

Ye Shuisong: Dott. Wu Meng, può presentarci il microbioma umano? Quali sono le sue categorie principali?

Wu Meng: Con microrganismi intestinali si intendono principalmente le comunità microbiche presenti nell'intestino umano. È considerato il secondo genoma principalmente perché contiene un numero molto elevato di geni, di gran lunga superiore a quello dei geni presenti negli esseri umani. Attualmente, riteniamo che questi microrganismi includano principalmente batteri, funghi, virus e altri microrganismi.

Escherichia coli

Tra i batteri, si tratta di quelli a noi più familiari e costituiscono anche la parte più numerosa della flora intestinale, tra cui rientra anche il noto Escherichia coli. In realtà, l'Escherichia coli rappresenta solo una piccolissima parte della flora intestinale, rappresentando probabilmente meno dell'1%. Poi sentiamo parlare nella nostra vita quotidiana di bifidobatteri e batteri dell'acido lattico, che fanno anch'essi parte della flora intestinale.

Ma in realtà non costituiscono una parte importante della flora intestinale sana degli adulti. Il microbiota intestinale degli adulti sani è composto principalmente da Bacteroidetes e Firmicutes. Forse non ne sentiamo molto parlare nella nostra vita quotidiana, ma in realtà rappresentano la principale flora intestinale degli adulti sani e normali.

Nel nostro corpo sono presenti anche funghi, virus e altri microrganismi che fanno parte della nostra flora intestinale.

02 Ruolo regolatore dei microrganismi intestinali

Ye Shuisong: Quali sono le funzioni del corpo in cui i microrganismi intestinali sono principalmente coinvolti? Che impatto ha sulla nostra salute?

Wu Meng: Ora crediamo che la flora intestinale abbia quattro effetti principali sul nostro organismo.

Innanzitutto, la flora intestinale è coinvolta nel metabolismo dei nutrienti e può aiutarci a digerire alcuni alimenti che non riusciamo a digerire da soli, come ad esempio la cellulosa. Allo stesso tempo, genera una certa energia che ci aiuta ad assorbirla. Riteniamo inoltre che ci aiuti a bloccare l'invasione di alcuni batteri nocivi, il che è correlato al rapporto competitivo tra loro. Infine, la flora intestinale svolge un importante ruolo regolatore del nostro sistema immunitario. Negli ultimi anni abbiamo scoperto anche che la flora intestinale ha un certo effetto regolatore sul sistema nervoso.

03 Microbi intestinali e sistema immunitario

Ye Shuisong: Come hai appena detto, i microrganismi intestinali sono strettamente correlati al nostro sistema immunitario. Puoi spiegarci in che modo è coinvolto nella regolazione immunitaria e quindi influisce sulla nostra salute?

Wu Meng: Crediamo ancora che la flora intestinale colonizzi il corpo umano dopo la nascita. Lo sviluppo del sistema immunitario umano avviene anche dopo la nascita, per cui in genere si ritiene che i primi 1.000 giorni dopo la nascita rappresentino una finestra temporale ideale affinché la flora intestinale influenzi il sistema immunitario. Durante questo processo, la composizione della flora intestinale stessa subisce un cambiamento radicale e anche le cellule immunitarie subiscono un importante processo di differenziazione. Pertanto, influisce sullo sviluppo del sistema immunitario influenzando la differenziazione delle cellule immunitarie.

Negli adulti, diversi componenti della flora intestinale avranno anche alcuni effetti regolatori sulle cellule immunitarie, che causeranno la differenziazione delle cellule immunitarie. Un altro aspetto della sua regolazione è che può anche produrre alcuni metaboliti per regolare il sistema immunitario.

04 La relazione tra flora intestinale e cancro

Ye Shuisong: Professor Wu, la prossima domanda riguarda il cancro, che è anche uno dei nostri attuali filoni di ricerca più gettonati. Anche la flora intestinale è strettamente correlata alla regolazione di alcuni tumori?

Wu Meng: Le ricerche attuali suggeriscono che la flora intestinale svolge un ruolo importante nello sviluppo e nella progressione del cancro; un importante aspetto su cui si concentrano attualmente le ricerche è che essa svolge anche un ruolo importante nel trattamento del cancro.

Per quanto riguarda l’insorgenza e lo sviluppo del cancro, prendiamo come esempio il cancro del colon, perché anche questa è una delle zone in cui risiede principalmente la flora intestinale. Confrontando la flora batterica dei pazienti affetti da cancro al colon e quella delle persone sane, si scopre che la loro composizione è molto diversa. I ricercatori hanno scoperto che alcuni batteri specifici sono maggiormente correlati ai pazienti affetti da cancro al colon e utilizzeranno modelli murini per comprendere meglio quale ruolo svolgono i batteri patogeni in questo processo.

Un altro argomento di attualità è l'immunoterapia. La risposta o la mancata risposta all'immunoterapia è strettamente correlata anche alla flora intestinale, che è un altro argomento di attualità per quanto riguarda l'impatto della flora intestinale sul cancro.

Ye Shuisong: Negli ultimi due anni, gli effetti terapeutici dei checkpoint immunitari PD-1, PD-L1 e CTLA-4 sono stati strettamente correlati alla flora intestinale, è corretto?

Wu Meng: Sì. Intorno al 2015-2016 sono apparsi alcuni articoli che utilizzavano modelli di topi per la ricerca e hanno scoperto che la flora intestinale aveva un grande impatto su di essa. Gli scienziati hanno poi continuato a condurre ricerche in questa direzione e hanno scoperto che questo fenomeno si verifica anche nel corpo umano. Il paragone più semplice è che se si usano topi privi di germi e poi si somministra loro l'immunoterapia, la maggior parte dei topi privi di germi non risponderà.

Ciò significa che abbiamo bisogno di una comunità batterica che regoli il nostro sistema immunitario e gli consenta di creare un ambiente immunitario normale affinché l'immunoterapia possa funzionare.

Poiché gli esseri umani sono portatori di batteri, alcuni potrebbero ricorrere ad antibiotici durante l'immunoterapia. In futuro potremmo dover ridurre al minimo l'uso di antibiotici quando si ricorre all'immunoterapia. Inoltre, anche alcuni pazienti che non hanno assunto antibiotici potrebbero non rispondere alla terapia.

Ora vogliamo capire se queste mancate risposte sono correlate alla loro flora intestinale. Se così fosse, potremmo trovare nuovi bersagli o batteri per promuoverne l'immunoterapia?

05 L'impatto dei batteri orali sulla flora intestinale

Ye Shuisong: Nella nostra bocca sono presenti vari tipi di batteri. Possono avere effetti sulla flora intestinale e quindi sulla nostra salute?

Wu Meng: La nostra ricerca sui pazienti affetti da COVID-19 ha scoperto che, nel corso della malattia, la possibilità che i batteri orali penetrino nell'intestino possa causare alcuni effetti sulla salute è una direzione che stiamo attualmente studiando.

Non si sa ancora quale impatto funzionale avrà, ma abbiamo già osservazioni e scoperte del genere. In diversi modelli di malattia abbiamo riscontrato un aumento dei batteri orali e gli stessi batteri orali avranno un impatto sulla salute attraverso l'interazione tra la cavità orale e la mucosa.

06 Come mantenere l'equilibrio della flora intestinale

Ye Shuisong: Nel nostro intestino, come hai appena detto, ci sono molti batteri benefici, ma ci sono anche alcuni batteri patogeni. In che modo i batteri benefici e quelli patogeni competono normalmente tra loro per mantenere un equilibrio e in quali circostanze questo equilibrio viene rotto?

Wu Meng: In generale, questi batteri benefici fondamentalmente ci proteggono. Nella maggior parte dei casi, in un adulto sano la flora intestinale svolge un ruolo importante nel proteggerci dalle infezioni causate da batteri nocivi. Ciò si ottiene principalmente attraverso due aspetti.

Innanzitutto, la competizione per lo spazio. Poiché i batteri benefici hanno già occupato la maggior parte della superficie del nostro intestino, quando arrivano i batteri nocivi non riescono a colonizzarlo.

In secondo luogo, c'è competizione per i nutrienti. Se i batteri benefici hanno già esaurito i nutrienti intestinali, i batteri patogeni non avranno nutrienti adatti e non saranno in grado di sopravvivere.

Allo stesso tempo, questi batteri benefici possono anche regolare il nostro sistema immunitario, consentendoci di resistere meglio ai batteri nocivi. Essi stessi stimolano inoltre il sistema immunitario a produrre alcuni peptidi antimicrobici e alcune cellule immunitarie, che possono svolgere un ruolo nella resistenza ai batteri nocivi.

Naturalmente, quando i batteri nocivi sono in gran numero, o quando questi batteri nocivi hanno scoperto qualche trucco per resistere alla protezione dei batteri benefici, potremmo comunque essere infettati da batteri nocivi.

Ye Shuisong: Vale a dire che nel nostro intestino questi batteri benefici e quelli nocivi coesistono contemporaneamente. Di solito, i batteri benefici rappresentano la maggioranza e inibiscono la proliferazione dei batteri nocivi, giusto?

Wu Meng: Oggi esistono diverse definizioni di batteri nocivi. Se eseguiamo un "censimento" della flora intestinale, i batteri nocivi sono batteri nocivi nel senso tradizionale del termine, ma il più delle volte non sono presenti nella flora intestinale delle persone normali e sane.

Naturalmente abbiamo trovato anche alcuni cosiddetti "patogeni opportunisti", che sono presenti anche nella flora intestinale di persone sane, ma in circostanze normali non causano alcuna malattia. Tuttavia, quando si verificano dei cambiamenti nelle condizioni di salute del corpo umano, questi potrebbero cogliere l'occasione per manifestarsi e causare alcune malattie.

07 Come regolare la flora intestinale attraverso la dieta

Ye Shuisong: Prendendo ad esempio la perdita di peso, come possiamo regolare la flora intestinale attraverso la dieta e raggiungere l'obiettivo della perdita di peso?

Wu Meng: Poiché la ricerca in questo settore è ancora in corso, non esiste una chiara linea guida medica che affermi che è possibile perdere peso regolando la flora intestinale attraverso la dieta. Penso che la ricerca sia ancora in corso.

Tuttavia, attraverso le ricerche attuali, possiamo parlare di alcuni contenuti di base:

Per prima cosa, cerca di consumare cibi ricchi di fibre, perché possono fornire più nutrimento ai batteri benefici e abbiamo anche dimostrato che alcuni dei metaboliti che producono sono utili per la salute umana. Ecco un aspetto a cui dovresti prestare attenzione nella tua dieta.

In secondo luogo, presta attenzione alla diversità della tua dieta. Perché studiando la flora intestinale abbiamo scoperto che diverse tipologie di flora intestinale possono digerire cibi molto diversi.

Terzo, probiotici e prebiotici. Spesso assumiamo probiotici, ma senza la giusta alimentazione potrebbero non sopravvivere più a lungo, quindi potremmo dover ridurre al minimo alcuni alimenti ricchi di zuccheri e grassi. Abbiamo anche scoperto nei nostri esperimenti che i nutrienti forniti da questi alimenti ricchi di zuccheri e grassi vengono forniti principalmente ad alcuni potenziali agenti patogeni e non sono particolarmente utili ai batteri benefici.

08 Ricerca hotspot della flora intestinale

Ye Shuisong: Il laboratorio in cui lavoravi era molto bravo nel campo dei microrganismi intestinali ed era all'avanguardia a livello internazionale. Potresti parlarci del nostro attuale livello di conoscenza dell'intestino, quali sono le difficoltà che devono essere superate e quali sono le direzioni più diffuse in futuro?

Wu Meng: Penso che la flora intestinale abbia fatto grandi progressi. Numerosi studi hanno dimostrato l’importante ruolo della flora intestinale. Tuttavia, rispetto ad altri studi, riteniamo che la flora intestinale sia ancora in una fase molto precoce e che vi siano ancora molti aspetti diversi che necessitano di ulteriori ricerche.

Innanzitutto, nonostante sappiamo che nella nostra flora intestinale sono presenti alcuni microrganismi, non disponiamo di un indicatore concreto della flora intestinale di una persona sana, come ad esempio il modo per stabilire se si tratta di una flora intestinale sana dopo averla misurata.

Anche Google ha fatto qualche lavoro. Hanno misurato la flora intestinale di molte persone, cercando di utilizzare metodi basati sui big data per scoprire la "flora intestinale più elementare" degli esseri umani. Questa è la flora intestinale che noi chiamiamo realmente normale e sana. Questa è una direzione che deve essere studiata.

In secondo luogo, la relazione tra il meccanismo molecolare della flora intestinale e l'ospite è ancora al centro della ricerca in molti laboratori. Perché solo quando comprendiamo veramente come la flora intestinale interagisce con il nostro ospite possiamo davvero utilizzare questa flora intestinale.

In terzo luogo, la flora intestinale è fortemente influenzata dall'ambiente. Abbiamo appena parlato di come il cibo possa avere un grande impatto sulla flora intestinale. Infatti, le emozioni e le diverse diete possono avere un grande impatto sulla flora intestinale. Un altro aspetto su cui si concentra la ricerca è il modo in cui questi fattori ambientali influenzano la flora intestinale.

09 Effetti collaterali degli antibiotici

Ye Shuisong: Attualmente nel nostro Paese si fa un uso improprio di antibiotici. Che impatto avrà sui microrganismi intestinali?

Wu Meng: Se gli antibiotici non vengono utilizzati secondo il normale ciclo di trattamento, prima di uccidere i batteri avranno un effetto selettivo su di essi, inducendoli a sviluppare una resistenza ai farmaci. Questa è la causa della comparsa di molti agenti patogeni ed è la conseguenza dell'uso improprio di antibiotici.

Un altro aspetto è che l'uso di antibiotici può influire sulla flora intestinale e ucciderne alcuni batteri benefici, quindi può anche causare disturbi della flora e portare ad alcune malattie.

Se gli antibiotici vengono prescritti da un medico, dovresti usarli nella quantità indicata dal medico, invece di pensare di poterne interrompere l'uso perché stai già bene. Dovresti usare gli antibiotici seguendo le istruzioni del medico.

Ye Shuisong: Nella nostra vita quotidiana e nella nostra dieta, quali suggerimenti daresti a tutti per mantenere uno stato stabile della flora intestinale o una buona flora intestinale?

Wu Meng: Penso che la dieta sia molto importante innanzitutto. Cerca di mangiare cibi ricchi di fibre. Diversificare gli alimenti è molto utile per la flora intestinale.

Quindi puoi provare a ridurre l'assunzione di cibi ricchi di zuccheri e grassi.

D'altro canto, non dovremmo pulire eccessivamente e non dovremmo usare frequentemente disinfettanti e prodotti sterilizzanti, come i gel igienizzanti per le mani. Se l'ambiente è relativamente normale e pulito, infatti, non importa se attorno a noi ci sono molti batteri. Anche la flora intestinale è influenzata da alcuni ritmi, quindi un sonno regolare e il mantenimento di un buon umore saranno tutti fattori utili per la flora intestinale.

Questo articolo è un lavoro supportato dal Science Popularization China Starry Sky Project

Team/Autore: Deep Science

Revisore: Wang Qiang, vice primario del Dipartimento di Gastroenterologia, Peking Union Medical College Hospital

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.