Microbiota e patogenesi di malattia

Salve a tutti, sono Pamela Vernocchi, sono un Biotecnologo dell'Ospedale Bambino Gesù, mi occupo specificatamente dello studio del microbiota intestinale, in particolar modo di proteomica e metabolomica.

Oggi affronteremo vari temi. Descriveremo il microbiota, analizzeremo la sua evoluzione, le implicazioni nella patogenesi di malattia, e l'approccio omico.

Il corpo umano contiene trilioni di cellule microbiche, ognuna delle quali possiede un suo corredo genetico, e l'insieme di questi microbi costituisce il microbioma umano.Per microbioma infatti intendiamo l'insieme di tutti gli elementi genomici di uno specifico microbiota. Intendiamo la comunità di microrganismi intera che vive nello specifico ambiente, quindi teniamo conto della sua funzionalità. Il tratto gastrointestinale del feto è sterile fino alla nascita (oggi però ci sono delle nuove evidenze che vedremo nel corso di questa lezione), dopo la quale, avviene, inizia la colonizzazione. FAD

Durante le prime settimane di vita c'è una ridotta attività delle TLRs, che consente la formazione di una comunità stabile di batteri all'interno dell'intestino. Durante la crescita e con l'introduzione dei cibi solidi, aumenta la diversità del microbiota. Nell'età adulta, la composizione della comunità batterica risulta relativamente stabile (però varia da individuo a individuo) ed è prevalentemente dominata da Bacteroidetes e Firmicutes. La composizione del microbioma differisce appunto tra individui...e cioè tra bambini, adulti e gli individui anziani. La maggior parte del microbiota umano vive nell'intestino. Solo nel colon la densità di popolazione di cellule microbiche supera 1012 cellule/g di contenuto fecale che equivale a circa 1-2 kg di peso corporeo. In aggiunta, si stima che il microbioma umano conti più di 5 milioni di geni differenti. Sono presenti più di mille specie differenti che appartengono però ad un piccolo numero di phyla. i più abbondanti sono: i Firmicutes, Bacteroidetes e Actinobacteria, mentre i Proteobacteria, Fusobacteria, Cyanobacteria e Verrucomicrobia sono generalmente meno rappresentati.

Nonostante la grande variabilità interindividuale del microbiota intestinale, è stato identificato un “core” di microbioma, che svolge un ruolo importante nel mantenimento dello stato di salute. Quindi quello che si fa, è suddividere il corpo umano in diversi consorzi microbici o in così detti distretti. fad

Abbiamo il distretto appunto della pelle, del naso, dei denti e della bocca, delle alte e basse vie aeree, del tratto gastrointestinale e del tratto urogenitale. Partendo dai denti, all'inizio noi abbiamo lo sviluppo di una microflora di tipo aerobio, solo quando inizia la dentizione si instaura una microflora di tipo anaerobio perché lo spazio che c'è tra il dente e la gengiva è un ottimo terreno di sviluppo per i microrganismi. Per quello che riguarda la bocca, abbiamo nella parte superficiale della lingua fino a 108 batteri/mm2, si potrebbe pensare che all'interno della bocca ci sia una grande proliferazione microbica vista l'umidità e anche il cibo che vi soggiorna, però, tramite la masticazione e la desquamazione delle cellule epiteliali, questi batteri vengono deglutiti e quindi non c'è una proliferazione come si potrebbe pensare all'interno della bocca. Per quello che riguarda le vie aeree invece, abbiamo dei batteri che entrano nelle cavità nasali insieme all'aria, e alcuni di questi, potrebbero aggrapparsi all'interno delle cavità nasali, potrebbero quindi aderire alle cavità nasali ma grazie anche in questo caso al muco e alla deglutizione, questi batteria vengono deglutiti e disintegrati all'interno dello stomaco, alcuni di questi però hanno la capacità appunto di aderire all'interno della cavità nasofaringea provocando molto spesso delle infezioni. Per quanto riguarda l'intestino, qui si trova la maggior parte della popolazione microbica, infatti è presente una concentrazione da 109 a 1014 organismo/g. L'intestino, in particolar modo il colon, è una vera e propria stanza di fermentazione, infatti, il 25% delle feci è costituita da microrganismi, specialmente di tipo anaerobio.Quindi la microflora intestinale è colei che che svolge le attività necessarie per il funzionamento dell'organismo, il tipo di microbiota presente nei diversi tratti dell'intestino, o del tratto gastrointestinale, cambia a seconda dei diversi ph. Cambia sia la popolazione al cambiare del ph, ma anche il numero dei batteri presenti lungo il tratto gastrointestinale; partendo dallo stomaco, abbiamo un ph acido, e un ph sempre meno acido fino a finire al colon.

Solo per dare qualche numero: per un uomo con un peso che varia tra i 50kg ai 100 kg, abbiamo 2 kg di microbiota, l'uomo è appunto un uomo e quindi una specie, mentre il microbiota varia tra 1000 a 5000 specie, inoltre, mentre nell'uomo possiamo trovare 1012 cellule, nel microbiota 1013-1014 cellule. I gieni isolati dall'uomo sono circa 25.000, quelli isolati dal microbiota sono più di 4 milioni.

Ma che cos'è quindi il microbiota intestinale?

È un insieme dinamico di Microrganismi che colonizzano le superfici del tratto gastrointestinale. Questi organismi esistono in preciso equilibrio immunologico con l'ospite umano, il quale, ne permette la loro presenza in un equilibrio di tipo mutualistico, appunto tra ospite e microbiota. Esso si è evoluto nel tempo, e sta dimostrando di avere sempre più importanti implicazioni cliniche per la salute umana, per la patogenesi delle malattie e per il futuro delle terapie medico/farmacologiche.  FAD

Il genoma dei batteri intestinali è 100 volte superiore a quello del genoma umano, e il microbioma intestinale fornisce all'uomo diverse funzioni, da quelle metaboliche a quelle proteiche, e specificatamente alla nascita, l'uomo e l'ambiente determinano delle variabili importanti per la formazione del microbiota già al momento appunto della nascita del bambino.

Questo testo è estratto dal nostro video-corso Fad Microbiota: dalla nutrizione molecolare alla genomica nutrizionale, ha come scopo quello di informare e permette di approfondire tematiche legate al corso.

Estratto della lezione del dott.ssa: Pamela Vernocchi

Pamela Vernocchi
Biotecnologo, Unità di Microbioma umano, Area di malattie genetiche e rare
Ospedale Pediatrico Bambino Gesù, Roma
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