L’importanza dell’asse intestino-cervello nel mantenimento dell’omeostasi psico-fisica dell’essere umano è stata a lungo discussa, studiata e confermata nell’ambito della Psicobiotica, una sotto area specifica delle Neuroscienze.
Gli ultimi 15 anni hanno visto l’emergere di una nuova prospettiva sul microbiota (i miliardi di microorganismi all’interno e sul nostro corpo) non solo come uno dei regolatori chiave della funzione intestinale ma, parallelamente, hanno portato a numerose conferme circa l’importanza di un asse intestino-cervello nella genesi di numerosi disturbi mentali.
Questo asse intestino-cervello sta guadagnando sempre più consensi in quei campi delle neuroscienze che indagano le basi biologiche dei disturbi psichiatrici, dello sviluppo neurologico, dell’età e delle patologie neurodegenerative.
Il microbiota ed il cervello comunicano tra loro attraverso varie vie tra cui il sistema immunitario, il metabolismo del triptofano, il nervo vago e il vasto sistema nervoso enterico, coinvolgendo metaboliti prodotti dai microbi come gli acidi grassi a catena corta, aminoacidi a catena ramificata (BCAA) e peptidoglicani.
Molti fattori possono influenzare la composizione del microbiota nella prima infanzia, tra cui le infezione subite, le modalità del parto (naturale vs cesareo), l’uso di farmaci antibiotici, la nutrizione del bambino, i fattori di stress ambientale, e la genetica dell’ospite.
All’altro estremo della vita, la diversità microbica diminuisce con l’invecchiamento.
Vale la pena ricordare che lo stress può avere un impatto significativo sull’asse intestino-cervello in tutte le fasi della vita.
Infine molti studi recenti hanno confermato il coinvolgimento del microbiota intestinale in molte condizioni mediche tra cui l’autismo, i disturbi d’ansia e depressivi, l’obesità, la schizofrenia, il morbo di Parkinson e il morbo di Alzheimer.
Diversi modelli animali sono stati studiati per indagare come il microbiota possa governare la regolazione dei processi neurali fondamentali, come la neurogenesi e la mielinizzazione, all’attivazione microbica della microglia; gli studi traslazionali sull’uomo sono in corso e miglioreranno notevolmente il campo.
Gli studi del futuro si concentreranno sulla comprensione dei meccanismi alla base dell’asse intestino-cervello e cercheranno di chiarire quali interventi terapeutici di modifica e di integrazione microbica potranno giovare ai disturbi neuropsichiatrici.
Introduzione alla Psicobiotica
“Tutte le malattie iniziano nell’Intestino”
Ippocrate di Kos (Hippokráte?s ho Kṓos:
c. 460–c. 370 BCE)
È stato più di 2.000 anni fa quando il medico greco Ippocrate, spesso considerato il padre della medicina moderna, avrebbe fatto questa affermazione.
Anche se l’attribuzione a Ippocrate di questa massima è stata messa in dubbio, la sua saggezza intrinseca continua a influenzare i ricercatori e i professionisti della medicina (e non solo) indipendentemente dalla sua autenticità.
Questa intuizione iniziale ha posto le basi per la nostra comprensione del ruolo critico che l’asse intestino-cervello svolge nei processi omeostatici in salute e nelle malattie.
Infatti, negli ultimi decenni, è emerso un nuovo elemento che sembra proprio agire come regolatore chiave dell’asse intestino-cervello, ovvero il Microbiota, costituito dai trilioni di microbi all’interno del lume intestinale.
Cinque linee di ricerca convergono nello stabilire quest’area della Psicobiotica:
- In primo luogo, gli studi su animali privi di germi hanno dimostrato che il cervello è influenzato dall’assenza di microbiota.
- In secondo luogo, gli animali con alcuni ceppi specifici di batteri avevano alterazioni nel comportamento, e gli studi umani di tali ceppi hanno confermato la potenziale traducibilità di tali risultati.
- In terzo luogo, studi basati sulla popolazione di persone esposte all’infezione hanno dimostrato alterazioni nei sintomi intestinali; questi risultati hanno trovato eco anche in studi su animali, dove le infezioni di basso livello hanno alterato il comportamento anche in assenza di attivazione immunitaria.
- In quarto luogo, studi preclinici con somministrazione di antibiotici, sia nella prima infanzia che in età adulta, hanno mostrato effetti duraturi sul cervello, sul midollo spinale e sul sistema nervoso enterico.
- Infine, questi dati sono stati ulteriormente confermati con l’osservazione che l’encefalopatia epatica potrebbe essere trattata prendendo di mira il microbiota utilizzando antibiotici; una volta capito che i nostri amici commensali nell’intestino potevano comunicare efficacemente con il nostro cervello, una serie di studi ha cercato di capire gli intricati processi coinvolti. Il concetto dell’asse microbiota-cervello è così emerso sulla base della ricca eredità storica di molte illustri figure scientifiche di cui parleremo in seguito.
In questa Guida Definitiva alla Psicobiotica, vogliamo fornire una panoramica completa di come questo campo di studi che ha allargato le frontiere della nostra comprensione dell’influenza dei microbiota sul nostro corpo e sulla nostra mente, e di ciò che resta ancora da capire per realizzare appieno il potenziale della medicina basata sui microbiota, ovvero la Psicobiotica.
Il Microbiota
Viviamo in un mondo pieno di microbi.
I microbi hanno abitato la terra per centinaia di milioni di anni più a lungo degli esseri umani, e non c’è mai stato un momento in cui il nostro corpo non sia stato colonizzato da microbi.
Il microbiota umano è il termine con cui ci riferiamo ai miliardi di microrganismi che vivono dentro e sopra di noi.
Negli ultimi due decenni, la ricerca sulla psicobiotica ha accelerato ad un ritmo incredibile e sta rivelando la miriade di modi in cui questi microscopici abitanti stanno influenzando la nostra vita quotidiana.
È ormai evidente che il microbiota è un determinante critico della salute e della malattia umana e un regolatore chiave della fisiologia dell’ospite.
In termini numerici, il volume cellulare del microbiota è davvero vasto: le stime iniziali secondo le quali avevamo 10 volte più cellule microbiche rispetto alle cellule umane sono state recentemente riviste al ribasso da un rapporto di 10:1 a quello di 1,3:1, ma si tratta di una cifra che mette ancora in soggezione.
Ma ancora di più a livello genetico: infatti il 99% dei geni del nostro corpo è microbico, con oltre 10 milioni di cellule, ecco spiegato quindi come esso giochi un ruolo chiave nella programmazione di tutti gli altri sistemi corporei.
Mentre il nostro materiale genetico ereditario è essenzialmente stabile per tutta la vita dell’ospite, quello del microbiota è immensamente vario e cangiante sul piano genetico.
C’è un microbioma distinto in quasi tutte le nicchie del corpo umano, tuttavia, i principali siti di colonizzazione microbica umana sono la pelle, le vie aeree, il tratto urogenitale, gli occhi e il tratto gastrointestinale.
Mentre è sicuro che alcuni siti come il microbiota orale e quello polmonare siano importanti, la maggior parte dei nostri abitanti microbici risiede nell’intestino.
L’intrigante complessità di questa comunità microbica, insieme al fatto che alcuni microbi intestinali tendono a crescere bene in ambienti di laboratorio, ha fatto sì che il microbiota intestinale sia storicamente il più studiato tra le nostre nicchie biogeografiche microbiche.
L’intestino ospita una popolazione diversificata di microrganismi, tra cui lieviti, arcaie, parassiti come elminti, virus e protozoi, ma la popolazione batterica è attualmente la più ben caratterizzata.
Siamo solo all’inizio di capire a cosa corrispondono, dal punto di vista funzionale, i relativi cambiamenti del microbioma.
Così, in questa guida, anche se ci sforziamo di riportare ampie relazioni tra i grandi e ovvi cambiamenti compositivi del microbiota, in molti casi non è ancora possibile definire un ruolo causale per queste osservazioni correlazionali.
Questo sforzo è ulteriormente complicato dal fatto che la struttura fine del microbiota sano sembra essere unica per i vari individui.
L’asse Intestino-Cervello
Come abbiamo descritto prima, il tratto gastrointestinale esercita una notevole influenza sul funzionamento cerebrale e vice versa.
I primi lavori sulla comunicazione tra cervello ed intestino focalizzarono sulla funzione digestiva e sulla sazietà, ma ricerche più recenti stanno mettendo a fuoco sugli aspetti cognitivi e psicologici che potrebbero essere influenzati dall’asse intestino-cervello.
Attraverso queste ricerche abbiamo compreso alcune delle conseguenze fisiopatologiche di una rete intestinale e cerebrale aberrante, come ad esempio l’esacerbazione di patologie infiammatorie intestinali ad opera di alterate risposte allo stress acuto e cronico, oppure di stati comportamentali alterati.
Di conseguenza, l’asse intestino-cervello presenta un bersaglio interessante per lo sviluppo di nuove terapie per una lista sempre crescente di disturbi legati alla salute mentale e alle funzioni cognitive, all’obesità e ai disturbi gastrointestinali come le malattie infiammatorie intestinali (IBD) e la sindrome dell’intestino irritabile.
Il miglioramento del funzionamento dell’asse intestino-cervello, ad esempio attraverso l’utilizzo di psicobiotici (interventi mirati di probiotici a sostegno della salute mentale), dovrebbe aprire la strada allo sviluppo di nuove terapie per diverse malattie psichiatriche, gravi e meno gravi.
Sebbene il concetto di un asse microbiota-cervello sia relativamente nuovo, è sempre più accettato che il microbiota residente possa esercitare una notevole influenza sul comportamento dell’ospite.
La comunicazione bidirezionale lungo l’asse intestino-cervello è un aspetto fondamentale della sinergia tra microbiota e ospite nell’accesso ai percorsi di segnalazione neurobiochimico tra intestino e cervello per modulare il cervello e il comportamento dell’ospite.
Probiotici e Psicobiotici
I probiotici si riferiscono a specie candidate di batteri vivi che, se ingeriti in quantità adeguate, conferiscono all’ospite effetti benefici sulla salute.
Attraverso l’interazione con il microbiota dell’ospite e l’epitelio intestinale, i probiotici hanno dimostrato di esercitare una vasta gamma di effetti sulla salute dell’ospite, con vari ceppi che migliorano il metabolismo, l’immunità, la funzione endocrina e rallentano l’invecchiamento negli studi preclinici.
Anche se tutti noi non vediamo l’ora di utilizzare i probiotici candidati a migliorare la salute dell’ospite, dobbiamo riconoscere il potenziale impatto che la dieta dell’ospite e la complessità del microbiota può avere sul probiotico stesso, alle volte favorendone l’azione, altre volte inibendola.
Sicuramente l’effetto più intrigante dei probiotici sull’ospite è la loro modulazione della fisiologia e del comportamento del cervello.
Ad esempio Faecalibacterium Prausnitzii (ATCC 27766) può funzionare come un promettente psicobiotico in cui ha recentemente dimostrato un fenotipo ansiolitico e antidepressivo, probabilmente attraverso l’aumento dei livelli di SCFA nel ceco e nel plasma di IL-10, riducendo il corticosterone e IL-6.
Una notevole ricerca nell’ultimo decennio ha documentato come i probiotici possano influenzare vari processi neuronali centrali come la neurotrasmissione, la neurogenesi, l’espressione dei neuropeptidi, la neuroinfiammazione e persino il comportamento.
Infatti, alcuni ceppi batterici o cocktail di batteri multipli hanno dimostrato la loro efficacia nel migliorare i sintomi comportamentali di vari disturbi, dalla depressione e dall’ansia all’autismo.
Questi risultati hanno portato al concetto di psicobiotica per il trattamento di vari disturbi neurologici e psichiatrici attraverso il targeting del microbiota intestinale.
Gli psicobiotici sono ora definiti come interventi mirati alla modifica del microbiota, mediante “batteri benefici” (probiotici) o tramite il supporto per tali batteri (come ad ad esempio, i prebiotici) che influenzano le relazioni batteri-cervello”.
Con l’aumento delle prove a sostegno degli effetti degli psicobiotici sul cervello e sul comportamento, il campo si sta ora rivolgendo a studi scientifici che chiariscano le basi biologiche degli effetti dei probiotici sulla psiche umana.
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