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“Il microbiota intestinale è la rete microbica più abbondante (e più importante) del corpo, con bilioni e bilioni di microrganismi (non ancora tutti identificati), ma ricordiamo che esistono altri microbioti, inclusi quello orale, vaginale, cutaneo e respiratorio. Servono a controllare la salute del rispettivo organo locale. Una sfida ancora più ardua è determinare quali grappoli o gruppi sono utili o nocivi per il corpo, nonché il modo in cui i diversi ecosistemi microbici comunicano con la struttura della cellula umana.” – Prof. Lorenzo Drago

Di seguito sono elencati i principali gruppi batterici coinvolti nella salute e nelle malattie dei processi intestinali umani:

Phyla batterici presenti nel microbiota intestinale

I phyla batterici costituiscono i lignaggi principali del dominio dei batteri. Nell’intestino sono presenti i seguenti phyla:

Phyla batterici principali nel microbiota intestinale

Firmicutes

I Firmicutes costituiscono uno dei phyla più abbondanti assieme ai Bacteridetes e svolgono un ruolo significativo nella relazione fra i batteri intestinali e la salute dell’uomo. Molti membri di questo phylum scompongono i carboidrati che non possono essere digeriti nell’intestino dagli enzimi del corpo, come fibre dietetiche e gli amidi resistenti. I membri del phylum Firmicutes sono Lactobacilli, Faecalibacterium che svolgono un’attività probiotica producendo acidi grassi a catena corta utili per la salute e butirrati. Ma all’interno di questo phylum ci sono alcune specie patogene, come Clostridium perfringens e Clostridium difficile (tipi di batteri che causano infezioni gastrointestinali), Staphylococcus aureus che è causa comune di alcune infezioni gravi e altri batteri opportunistici gram-positivi.

I Firmicutes e il phylum dei Proteobacteriae producono anche batteri solforiduttori. Metabolizzando composti contenenti zolfo come mucine e amminoacidi, questo gruppo produce l’acido solfidrico (H2S), considerato altamente tossico al di fuori di una gamma fisiologica strettamente regolata. Il phylum è coinvolto in moli processi metabolici, enzimatici e ormonali e nell’assorbimento di minerali, e il suo equilibrio è considerato cruciale per il benessere dell’intestino e degli altri organi.

Fonte: Firmicutes: Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, 2019.

Bacteroidetes

Questo phylum include batteri aerobi o anaerobi gram-negativi che non formano spore e bastoncellari. Molti Bacteroidetes sono alleati del nostro corpo poiché partecipano ad alcune conversioni metaboliche essenziali come la degradazione delle proteine o dei polimeri zuccherini complessi. Il phylum dei Bacteroidetes contiene anche patogeni opportunisti come Bacteroides fragilis e Porphyromonas. L’equilibrio o lo squilibrio dei Bacteroidetes può avere rispettivamente effetti positivi o negativi per l’ospite. In quanto membri del consorzio della degradazione dei polisaccaridi, contribuiscono a rilasciare energia dalle fibre dietetiche e degli amidi e sono probabilmente una fonte primaria di propionato; tuttavia, sono anche coinvolti nel rilascio di prodotti tossici derivanti dalla scomposizione delle proteine.

I membri di questo gruppo hanno alcune attività che possono aiutare a reprimere l’infiammazione, ma potrebbero potenzialmente anche promuoverla. Lo squilibrio dei Bacteroidetes è attribuito principalmente all’obesità e alle malattie infiammatorie intestinali come il morbo di Chron e la colite ulcerosa, e porta alla sovraespressione di proteasi microbica e all’idrolasi. L’eccessiva presenza di endotossine LPS da parte di questo gruppo gram-negativo può svolgere un ruolo fondamentale anche nell’infiammazione e nei processi ossidativi così come in quelli metabolici.

Fonte: Bacteroidetes: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Proteobacteria

Questo phylum include la maggior parte dei batteri gram-negativi, con una varietà di diversi patogeni quali Escherichia, Salmonella, Vibrio, Helicobater, Yersinia, Legionellales e altri batteri non patogeni responsabili dell’azotofissazione. La famiglia delle Enterobacteriaceae è il rappresentante principale di questo phylum, ed è solitamente presente nell’intestino in quantità bilanciata.

Questo gruppo di batteri è coinvolto in molti processi di riduzione dei nitrati e denitrificazione, grazie alle attività di nitrati periplasmatici reduttasi (Nap), nitrito reduttasi contenenti rame (Cu-Nir), citocromo c ossidasi NO reduttasi (cNor) e ossido nitroso reduttasi (Nos). Lo squilibrio di questo phylum viene considerato particolarmente importante in molte malattie.

Fonte: Proteobacteria: Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, 2019.

Actinobacteria

Gli Actinobacteria includono per la maggior parte batteri gram-positivi con tre importanti famiglie principali: Bifidobacteriaceae, Coriobacteraceae, e Corynebacteriaceae. La stragrande maggioranza di Actinobacteria sono importanti saprofiti capaci di scomporre un’ampia gamma di rifiuti vegetali e animali nel processo di scomposizione. Questo phylum include i gruppi Streptomyces e  Micromonospora, riconosciuti come produttori di molti metaboliti bioattivi utili all’uomo in qualità di antimicrobici, inibitori di enzimi e sostanze di controllo dell’equilibrio intestinale (molecole di segnalazione e immunomodulatori).

Uno dei generi più importanti appartenente agli Actinobacteria è il genere Bifidobacterium. La lista degli effetti positivi dei Bifidobacteria (che includono almeno 100 specie diverse) è molto lunga: regolazione dell’omeostasi microbica intestinale, inibizione di batteri opportunistici e dannosi, modulazione di risposte immunitarie, repressione di composti cancerogeni, produzione di vitamine, bioconversione di composti dietetici in molecole bioattive, riduzione di endotossine LPS nell’intestino. Sono inoltre coinvolti nel miglioramento della riduzione della colite ulcerosa e nella gestione dietetica dei FODMAP nella Sindrome del colon irritabile (IBS).

Fonte: Actinobacteria: Encyclopedia of Microbiology (Third Edition), 2009.

Cyanobacteria

I Cyanobacteria sono batteri gram-negativi che includono cinque tipi di produttori di tossine e altri batteri utili ben noti per le loro importanti caratteristiche fototropiche a livello ecologico. Si distinguono per la loro abilità di eseguire la fotosintesi ossigenica (fotosintesi vegetale, evolvente in ossigeno e con ossidazione dell’acqua). Prima che le tecniche moderne di sequenziamento degli acidi nucleici fossero disponibili, molti di questi microrganismi erano sconosciuti.

I Cyanobacteria oggi sono stati individuati nel microbioma intestinale, e i progressi nella tecnologia di sequenziamento hanno reso possibile lo studio dell’evoluzione e delle proprietà di questi microbi nonché il loro impatto sulla salute dell’uomo. Assieme al gruppo dei Melainabacteria, provvedono alla sintesi di diverse vitamine B e K nell’intestino umano; ciò suggerisce che questi batteri siano benefici per l’ospite poiché oltre ad agevolare la digestione delle fibre vegetali, sono anche una fonte di vitamine.

Fonte: Cyanobacteria: eLife, 2013; Biology of the Nitrogen Cycle, 2007.

Batteri proinfiammatori

I batteri noti come proinfiammatori causano l’infiammazione, e includono:

  • Acinetobacter
  • Clostridium
  • Turicibacter
  • Haemophilus
  • Helicobacter
  • Klebsiella

  • Escherichia
  • Prevotella
  • Salmonella
  • Streptococcus
  • Sutterella
  • Alistipes

Batteri proinfiammatori nel microbiota intestinale

Acinetobacter

Il genere Acinetobacter è un coccobacillo ubiquitario gram-negativo non mobile. Molte specie di Acinetobacter ricordano le pseudomonadi saprofite e altri organismi gram-negativi non fermentativi per quanto riguarda la loro abilità di utilizzare un’ampia gamma di composti organici come unica fonte di carbonio ed energia. La colonizzazione rettale di Acinetobacter comporta il rischio del fenomeno di ‘traslocazione’ (il trasferimento dall’intestino a siti di infezione situati nei polmoni o in altri organi).

L’Acinetobacter spp. è opportunistico in ambienti di cura ospedalieri e domiciliari. Il tasso di colonizzazione di Acinetobacter spp. nella pelle, nella mucosa orale e nel tratto gastrointestinale aumenta rapidamente dopo un ricovero ospedaliero e in particolare all’interno di un reparto di terapia intensiva (ICU).

Fonte: Acinetobacter: Microbiology of Waterborne Diseases (Second Edition), 2014.

Clostridium

Il genere Clostridium è un gruppo di batteri gram-positivi strettamente anaerobi che hanno l’abilità di produrre un particolare tipo di cellula dormiente: l’endospora. Sono state scoperte circa 100 specie di Clostridium, e alcune di esse sono responsabili di malattie umane causate dalla formazione di tossine.

La loro presenza eccessiva nel tratto intestinale è considerata un esito negativo; soltanto i grappoli Clostridium XIVa e IV possiedono alcuni attributi benefici (sono particolarmente bassi nei pazienti che soffrono di malattie infiammatorie intestinali, o IBD). La presenza di Clostridium difficile nell’intestino potrebbe causare la produzione di diverse tossine come quelle citotossiche (tipo A e B).

Fonte: Clostridium: Encyclopedia of Microbiology (Third Edition), 2009.

Turicibacter

Il genere Turicibacter appartiene al phylum dei Firmicutes e si trova generalmente nell’intestino. Il suo ruolo è controverso. È coinvolto nel metabolismo dei lipidi e degli steroidi dell’ospite. La sua presenza eccessiva è inversamente correlata all’esercizio, al morbo di Chron, al metabolismo della serotonina/triptofano, ma non nelle malattie autoimmuni.

È nota solamente una specie formante spore, la Turicibacter sanguinis. La presenza di Turicibacter nell’intestino è importante quando è abbondante ma non eccessiva.

Fonte: T. A. Auchtung et al. Genome Announc. 2016.

Haemophilus

Il genere Haemophilus è un batterio bastoncellare molto piccolo appartenente alle Pasteurellaceae (Proteobacteria). Tutte le specie di Haemophilus sono patogeni strettamente opportunistici presenti nel tratto respiratorio degli animali a sangue caldo fra cui gli esseri umani, nonché in alcuni animali a sangue freddo.

Anche se il tasso di presenza di batteri Haemophilus nel microbiota intestinale è ancora sconosciuto, la sua presenza in quantità abbondanti è stata correlata di recente a schizofrenia/depressione e ad altri effetti infiammatori gravi (es. gastroenterite, peritonite).

Fonte: Haemophilus: Mosby’s Guide to Women’s Health, 2007.

Helicobacter

I membri del genere Helicobacter (Proteobacteria phylum) colonizzano lo stomaco (specie gastrica), fegato (specie enteroepatica) e l’intestino. Il rilascio di ureasi da parte delle specie gastriche di Helicobactercome l’H. pylori, genera ammoniaca per neutralizzare la nicchia dello strato mucoso gastrico portando il pH a 6-7, ed è considerato un meccanismo di sopravvivenza.

L’Helicobacter causa malattie diarroiche ed è associato all’ulcera peptica, e viene considerato inoltre come un fattore di rischio per il cancro gastrico.  L’Helicobacter è parte del tratto gastrointestinale, e qualora presente in elevata quantità può produrre adesine, enzimi citotossici ed enterotossine di natura infiammatoria.

Fonte: Helicobacter pylori and Other Gastric Helicobacter Species. John E. Bennett MD, in Mandell, Douglas, and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases, 2020.

Klebsiella

Il genere Klebsiella è un genere di batterio bastoncellare dritto gram-negativo anaerobico facoltativo non formante spore e non mobile, appartenente al phylum dei Proteobacteria. I microrganismi Klebsiella generalmente sono presenti nell’ambiente, ma possono anche colonizzare in maniera asintomatica il tratto rinofaringeo e quello gastrointestinale e, meno frequentemente, altri siti.

Un’alta colonizzazione gastrointestinale di Klebsiella può preannunciare un’infezione addominale, aumentando il rischio di infezione addominale di ben sette volte, così come il tasso di colonizzazione nei pazienti ospedalizzati. Il genere Klebsiella come batterio fermentativo può metabolizzare il glucosio con la produzione di acido e di gas.

Fonte: Klebsiella: Reference Module in Biomedical Sciences, 2021.

Escherichia

Il genere Escherichia appartiene alla famiglia delle Enterobacteriaceae (phylum Proteobacteria), un gruppo di bacilli gram-negativi responsabili di una vasta gamma di infezioni in esseri umani e animali. Dalla fermentazione dei carboidrati derivano sia acido che gas. Soltanto alcuni zuccheri come l’inositolo non vengono utilizzati, e il ribitolo viene utilizzato solo da una specie.

Il lattosio viene fermentato rapidamente da molti membri, producendo grandi quantità di acidi e gas. Come molte Enterobacteriaceae, l’Escherichia può influenzare lo stato infiammatorio tramite l’alto numero di LPS (tossina lipopolisaccaride) presente sulla membrana esterna e sulle pareti cellulari.

Fonte: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Prevotella

Il genere Prevotella (phylum Bacteroidetes) include bastoncellari gram-negativi comunemente associati alla colonizzazione della bocca e dell’intestino umani. Questo genere ha l’abilità di idrolizzare xilani e pectine e di utilizzare i prodotti della decomposizione derivanti dalla degradazione delle pareti cellulari vegetali. Si ritiene che questo genere abbia un ruolo importante nel metabolismo delle proteine e dei peptidi, poiché molti ceppi sono attivamente proteolitici e possiedono una caratteristica attività di dipeptidil-peptidasi.

Le specie Prevotella sono coinvolte nella sinusite cronica, infezioni dell’orecchio medio, ascessi cerebrali, ascessi intra-addominali, e di recente sono state correlate ad alcune malattie autoimmuni. I meccanismi virulenti includono un attaccamento alla mucosa, evasione immunitaria, produzione di proteasi e un’eccessiva produzione di fattori virulenti quando si verifica la transizione del microrganismo da commensale a patogeno.

Fonte: Prevotella: Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Salmonella

Il genere Salmonella include più specie di anaerobi facoltativi. Sono catalasi positivi, ossidasi negativi e fermentanti glucosio, mannitolo e sorbitolo con la produzione di acidi o acidi e gas. Solo S. arizonae è in grado di fermentare il lattosio, e ciò rappresenta un’eccezione piuttosto che una regola. Il gruppo Salmonella è in grado di fermentare il saccarosio, più raramente il ribitolo, e generalmente non forma indolo. Formano un gruppo centrale nella famiglia delle Enterobacteriaceae e sono considerate una causa fondamentale delle malattie di origine alimentare negli esseri umani e una causa significativa di morbilità, mortalità e perdita economica a livello globale.

Alcuni sierotipi (oggi ce ne sono più di 2.500) possono colonizzare regolarmente l’intestino. Le malattie vanno dalla gastrointerite lieve a quella grave, e in alcuni soggetti la malattia invasiva può essere fatale. Le complicazioni a lungo termine come l’artrite reattiva e la Sindrome del colon irritabile sono state individuate come esito negativo e come conseguenze della salmonellosi.

Fonte: Salmonella: International Encyclopedia of Public Health (Second Edition), 2017.

Streptococcus

Il genere Streptococcus appartiene alla famiglia delle Micrococcaceae (phylum Firmicutes), e consiste in 104 specie riconosciute, sia commensali che patogene. Le specie di Streptococci possono essere definite utilizzando lo schema di classificazione di Lancefield, un tipo di classificazione sierotipica. Lo Streptococcus di gruppo A (GAS) include lo Streptococcus pyogenes: si stima che lo Streptococcus di gruppo A sia causa di 240.000 malattie di origine alimentare all’anno.

Anche altri gruppi di Streptococcus sono stati occasionalmente rilevati in malattie di origine alimentare. I sintomi della malattia sono molto diversi dalla maggioranza delle malattie di origine alimentare, dal momento che la malattia non include la gastrointerite ma più comunemente una gola infiammata; le complicazioni includono febbre reumatica acuta e infiammazione renale. Lo Streptococcus viene considerato un grappolo infiammatorio che causa anche setticemia, endocardite, polmonite e molte infezioni dei tessuti.

Fonte: Streptococcus: Advances in Applied Microbiology, 2014.

Sutterella

Il genere Sutterella è un genere di batteri anaerobi gram-negativi non formanti spore appartenente alla famiglia Sutterellaceae (Phylum Proteobacteria). I membri del genere Sutterella sono per la gran parte commensali con lieve capacità proinfiammatoria nel tratto gastrointestinale umano. Tuttavia, l’aumento di Sutterella è correlato a diversi disordini della flora intestinale e alle infiammazioni intestinali.

La Sutterella è inoltre correlata alla disbiosi intestinale e a disordini neurologici come autismo, sindrome di Down o altre malattie autoimmuni e infiammatorie come le IBD (malattie infiammatorie intestinali). L’iper-produzione di LPS (lipopolisaccaridi) dovuta all’aumento del genere Sutterella nell’intestino può essere considerata il fattore patogeno principale delle proprietà infiammatorie.

Fonte: Mucosal Prevalence and Interactions with the Epithelium Indicate Commensalism of Sutterella spp. Frontiers Microbiology, 2016.

Alistipes

Il genere Alistipes è un genere relativamente nuovo di batteri isolati principalmente nei campioni clinici. Nonostante sia presente in percentuale minore rispetto ad altri membri del genere del phylum Bacteroidetes nell’intestino, la sua presenza in grande quantità è considerata rilevante nella disbiosi e nelle malattie intestinali. Secondo la banca dati di tassonomia del National Center for Biotechnology Information, il genere comprende 13 specie.

È stato dimostrato che tutte le specie di Alistipes producono sulfonolipidi, che si pensa abbiano capacità infiammatorie. Il genere Alistipes ha delle implicazioni emergenti in molti processi infiammatori, nel cancro al colon e nella salute mentale. La disbiosi intestinale con un alto numero di Alistipes nelle feci sembra avere un ruolo anche in altre malattie del metabolismo, come nella steatoepatite non alcolica, encefalopatia epatica e fibrosi epatica.

Fonte: The genus Alistipes: Front. Immunol. 2020.

Batteri antinfiammatori

I batteri noti come antinfiammatori (che riducono l’infiammazione) includono:

  • Akkermansia
  • Bifidobacterium
  • Enterococcus
  • Eubacterium
  • Faecalibacterium

  • Lactobacillus
  • Oxalobacter
  • Parabacteroides
  • Ruminococcus
  • Coprococcus

Batteri antinfiammatori nel microbiota intestinale

Akkermansia

Akkermansia è un genere di microbi intestinali umani con un ruolo di primo piano nella fisiologia dello strato di muco intestinale ed è associato alla diminuzione della massa corporea e all’aumento della funzione e della salute della barriera intestinale. La relativa abbondanza di A. muciniphila sembra inversamente correlata all’obesità negli esseri umani, ed è stato dimostrato che, nei topi con obesità indotta dalla dieta, allevia la resistenza all’insulina e l’obesità aumentando al tempo stesso la funzione di barriera intestinale.

Si pensa che questa attività sia secondaria ad un’alterazione della produzione microbica di acidi grassi a catena corta (SCFA). Questi studi supportano meccanismi, oltre alla perdita di peso, che migliorano le malattie metaboliche e infiammatorie.

Fonte: Karcher, N., Nigro, E., Punčochář, M. et al. Genomic diversity and ecology of human-associated Akkermansia species in the gut microbiome revealed by extensive metagenomic assembly. Genome Biol 22, 209 (2021).

Bifidobacterium

I bifidobatteri sono considerati microrganismi probiotici che, in generale, sono utili per mantenere adeguati equilibri tra le varie flore in diverse sezioni dell’intestino umano. Alcuni ceppi di Bifidobacterium di origine umana sono in grado di sintetizzare determinate vitamine. Per esempio, tiamina, acido folico, biotina e acido nicotinico sono sintetizzati in quantità apprezzabili da B. bifidum e B. infantis, mentre B. breve e B. longum rilasciano solo piccole quantità di queste vitamine. Queste ultime specie sono produttrici riconosciute di riboflavina, piridossina, cobalamina e acido ascorbico.

Le note proprietà benefiche per la salute associate all’ingestione di Bifidobacterium spp. sono le seguenti: miglioramento della digestione del lattosio, aumento dei bifidobatteri fecali, riduzione dell’attività degli enzimi fecali, colonizzazione del tratto intestinale, prevenzione o cura della diarrea acuta causata da infezioni di origine alimentare, prevenzione o cura della diarrea da rotavirus, prevenzione della diarrea indotta da antibiotici, prevenzione o cura della sindrome dell’intestino irritabile (IBS) e di malattie infiammatorie intestinali (IBD). Gli altri benefici per la salute attribuiti ai bifidobatteri includono: (1) attività contro Helicobacter pylori; (2) stimolazione dell’immunità intestinale; (3) stabilizzazione della peristalsi intestinale; (4) tempo di trasporto ridotto per Salmonella spp.; (5) miglioramento dell’immunità a varie malattie; (6) soppressione di alcuni tumori; (7) riduzione dei livelli sierici di colesterolo; e (8) riduzione dell’ipertensione.

I membri del genere Bifidobacterium sono tra i primi microbi a colonizzare il tratto gastrointestinale umano e dominano la popolazione batterica intestinale totale nei neonati sani allattati al seno, sebbene questa predominanza diminuisca dopo lo svezzamento. Nel corso della vita adulta, infatti, la popolazione dei bifidobatteri inizia a diminuire, mentre negli anziani spesso si riduce drasticamente fino a scomparire.

Fonte: Biology of Bifidobacteria. H.B. Ghoddusi, A.Y. Tamime, in Encyclopedia of Food Microbiology (Second Edition), 2014.

Enterococcus

Gli enterococchi sono un antico genere di batteri dell’acido lattico (LAB) altamente adattati a vivere in ambienti complessi e a sopravvivere a condizioni avverse. Sono onnipresenti, abitano i tratti gastrointestinali di un’ampia varietà di animali, dagli insetti all’uomo. Questo modello diffuso di colonizzazione suggerisce che gli Enterococchi siano stati membri del microbioma intestinale di antichi antenati comuni.

I ceppi di enterococchi possono essere trovati in una varietà di alimenti fermentati, contribuiscono alla maturazione e allo sviluppo dell’aroma di alcuni formaggi o salsicce fermentate, nonché nei probiotici per migliorare la salute umana o animale. La crescita di alcuni ceppi di enterococchi, in particolare E. faecalis e E. faecium, è considerata altamente auspicabile e può svolgere un ruolo importante nel metabolizzare le sostanze nel cibo e nel latte attraverso la proteolisi, la lipolisi e la scomposizione del citrato. Tuttavia, alcuni Enterococchi portano potenziali fattori di virulenza e possono mostrare tratti patogeni.

Fonte: Foulquié Moreno MR, Sarantinopoulos P, Tsakalidou E, De Vuyst L. The role and application of enterococci in food and health. Int J Food Microbiol. 2006 Jan 15;106(1):1-24.

Eubacterium

Questo genere è costituito da specie filogeneticamente e – abbastanza di frequente – fenotipicamente diverse, che rendono l’Eubacterium un genere tassonomicamente unico e di difficile comprensione. La capacità di utilizzare il glucosio e gli intermedi di fermentazione del glicano acetato e lattato per formare butirrato o propionato è un punto chiave dell’Eubacterium all’interno delle interazioni trofiche, con il potenziale di avere un forte impatto sull’equilibrio metabolico con un impatto finale sul microbiota intestinale/omeostasi dell’ospite e sulla salute di quest’ultimo.

È infatti ben riconosciuto il suo importante ruolo nell’omeostasi energetica, nella motilità del colon, nell’immunomodulazione e nella soppressione dell’infiammazione nell’intestino. L’Eubacterium spp. esegue anche le trasformazioni degli acidi biliari e del colesterolo nell’intestino, contribuendo così alla loro omeostasi. La disbiosi intestinale e, di conseguenza, una rappresentazione modificata dell’Eubacterium spp. nell’intestino sono stati collegati a vari stati di malattia negli esseri umani.

Fonte: Arghya Mukherjee, Cathy Lordan, R. Paul Ross & Paul D. Cotter (2020) Gut microbes from the phylogenetically diverse genus Eubacterium and their various contributions to gut health, Gut Microbes, 12:1.

Faecalibacterium

Il Faecalibacterium prausnitzii è un batterio Gram-positivo, unico membro del genere Faecalibacterium, che costituisce dal 3% al 5% circa del microbiota fecale umano e può aumentare fino al 15% in alcuni individui. È stato costantemente indicato come uno dei principali produttori di butirrato presenti nell’intestino. Il butirrato ha un ruolo cruciale per la fisiologia intestinale e il benessere dell’ospite.

È la principale fonte di energia per i colonociti e ha proprietà protettive contro il cancro del colon-retto e le malattie infiammatorie intestinali. Un’abbondanza alterata di questo microbo è stata segnalata nelle malattie infiammatorie, come il morbo di Crohn, nonché nei disturbi depressivi, dimostrando il suo ruolo cruciale nella salute umana. Il cambiamento della composizione e della funzione del microbioma intestinale è riportato anche nelle malattie cardiovascolari, come l’insufficienza cardiaca cronica, in cui è stata recentemente dimostrata una diminuzione dell’abbondanza di Faecalibacterium prausnitzii.

Fonte: Dinesh Kumar Dahiya, Renuka, Arun Kumar Dangi, Umesh K. Shandilya, Anil Kumar Puniya, Pratyoosh Shukla, Chapter 44 – New-Generation Probiotics: Perspectives and Applications. Microbiome and Metabolome in Diagnosis, Therapy, and other Strategic Applications, Academic Press, 2019. Pages 417-424.

Lactobacillus

I batteri appartenenti al genere Lactobacillus sono membri dei batteri dell’acido lattico (LAB), un gruppo ampiamente definito caratterizzato dalla formazione di acido lattico come unico o principale prodotto finale del metabolismo dei carboidrati. Le specie commensali di Lactobacillus possono ripristinare l’omeostasi nei disturbi intestinali e, pertanto, svolgere un ruolo protettivo contro le malattie infiammatorie. In particolare, le specie di Lactobacillus presenti nell’intestino hanno ricevuto un’enorme attenzione per via delle loro proprietà benefiche per la salute. Sono comunemente usati come probiotici, definiti dalla FAO/OMS come microrganismi vivi che, se somministrati in quantità adeguate, comportano un beneficio per la salute dell’ospite. I probiotici che contengono Lactobacilli sono stati usati terapeuticamente per modulare l’immunità, abbassare il colesterolo, trattare l’artrite reumatoide, prevenire il cancro, migliorare l’intolleranza al lattosio e prevenire o ridurre gli effetti della dermatite atopica, del morbo di Crohn, della diarrea e della stitichezza, nonché della candidosi e delle infezioni del tratto urinario (UTI).

I probiotici Lactobacillus sono stati proposti anche come mezzi per potenziare le difese naturali dell’ospite ripristinando la presenza della normale microflora vaginale. Non tutti i probiotici sono uguali. I probiotici Lactobacillus devono avere la capacità di base di (i) aderire alle cellule; (ii) escludere o ridurre l’aderenza patogena; (iii) persistere e moltiplicarsi; (iv) produrre acidi, perossido di idrogeno e batteriocine antagoniste della crescita dei patogeni; (v) resistere ai microbicidi vaginali, compresi gli spermicidi; (vi) essere sicuri e quindi non invasivi, non cancerogeni e non patogeni; e (vii) coaggregarsi e formare una flora normale ed equilibrata.

Fonte: Azad, Md Abul Kalam et al. “Probiotic Species in the Modulation of Gut Microbiota: An Overview.” BioMed research international vol. 2018 9478630. 8 May. 2018.

Oxalobacter

Oxalobacter è un genere di batteri anaerobici Gram-negativi che dipendono dal metabolismo dell’ossalato per produrre energia e che colonizzano l’intestino umano. L’O. formigenes svolge un ruolo essenziale nella regolazione del trasporto intestinale netto di ossalato. Si ritiene che la mancanza di O. formigenes nel colon aumenti l’assorbimento intestinale di ossalato, portando ad un aumento dell’escrezione di ossalato urinario, quindi aumentando la probabile incidenza della formazione di calcoli renali. Gli isolati umani di O. formigenes sono suscettibili a molti antibiotici comunemente usati. Di conseguenza, lo stato di colonizzazione potrebbe riflettere lo stato di salute, le abitudini alimentari o l’esposizione agli antibiotici.

Risorse per l’Oxalobacter possono essere latte crudo e yogurt, sottaceti, pomodori, cetrioli, spinaci e piante di dieffenbachia. È stato dimostrato che questo genere, insieme ad alcuni ceppi specifici di Lactobacilli e Bifidobacteria, ha la capacità di degradare l’ossalato presente nell’intestino e di far fronte ai calcoli renali.

Fonte: Barnett, Clea et al. “The Presence of Oxalobacter formigenes in the Microbiome of Healthy Young Adults.” The Journal of urology vol. 195,2 (2016): 499-506.

Parabacteroides

Parabacteroides è un genere relativamente nuovo con caratteristiche distintive condivise da altri batteri commensali intestinali. P. distasonis è il ceppo tipo di riferimento per il genere Parabacteroides, noto per il suo ipotetico contributo alla produzione locale di metano antinfiammatorio. Si ritiene che la fermentazione del P. distasonis porti alla produzione di metano. Non è chiaro se la produzione diretta di metano avvenga nel P. distasonis; tuttavia, è noto che il P. distasonis produce idrogeno, anidride carbonica, acido formico, acido acetico, acido carbossilico e acido succinico. Altri microbi possono convertire l’anidride carbonica e l’acido acetico in metano. I batteri acetogeni potrebbero quindi ossidare gli acidi, ottenendo più acido acetico e idrogeno o acido formico. Infine, nelle comunità intestinali complesse, i metanogeni possono convertire l’acido acetico in metano.

Gli studi suggeriscono che il P.distasonis potrebbe persino avere il potenziale per fungere da probiotico per promuovere la salute dell’apparato digerente nel microbioma umano. Tuttavia, altri dati sperimentali mostrano risultati contraddittori: ecco perché il P. distasonis potrebbe avere un ruolo dicotomico a seconda del contesto. Recentemente, è stato anche riportato che i pazienti con psoriasi hanno un microbiota intestinale con una minore abbondanza di Parabacteroides rispetto agli individui sani.

Fonte: Jessica C. Ezeji, Daven K. Sarikonda, Austin Hopperton, Hailey L. Erkkila, Daniel E. Cohen, Sandra P. Martinez, Fabio Cominelli, Tomomi Kuwahara, Armand E. K. Dichosa, Caryn E. Good, Michael R. Jacobs, Mikhail Khoretonenko, Alida Veloo & Alexander Rodriguez-Palacios (2021) Parabacteroides distasonis: intriguing aerotolerant gut anaerobe with emerging antimicrobial resistance and pathogenic and probiotic roles in human health, Gut Microbes, 13:1.

Ruminococcus

Il genere Ruminococcus è definito come cocchi strettamente anaerobici, Gram-positivi, non mobili che non producono endospore e richiedono carboidrati fermentabili per la crescita. Si tratta di un gruppo di importanti mutualisti microbici intestinali, utili a degradare e convertire i polisaccaridi complessi in una varietà di nutrienti per i loro ospiti. Inoltre, questi batteri hanno sviluppato la capacità di decostruire e utilizzare un’ampia gamma di polisaccaridi vegetali con implicazioni per la salute dell’ospite. L’abbondanza di alcuni batteri commensali (Clostridium cluster XIVa e Clostridium cluster IV, che includono il Ruminococcus) è ridotta nei pazienti con IBD. Anche in questo caso, l’attività è correlata alla loro capacità di produrre butirrato. Pertanto, è stata accentuata l’importanza di una dieta arricchita di fibre per gli individui affetti da IBD, a causa della prevista modulazione della composizione del microbioma intestinale, inducendo un aumento dei batteri produttori di butirrato come il Ruminococcus.

Ruminococcus, Faecalibacterium, Eubacteria, Akkermansia, che producono butirrato e propionato, possono migliorare l’obesità negli individui (gli individui obesi hanno un aumento di batteri non produttori di butirrato come l’E. coli). I taxa produttori di butirrato sono anche ridotti nei soggetti con diabete mellito di tipo 2 (T2DM).

Fonte: La Reau, A.J., Suen, G. The Ruminococci: key symbionts of the gut ecosystem. J Microbiol. 56, 199–208 (2018). https://doi.org/10.1007/s12275-018-8024-4.

Coprococcus

I geni del Coprococcus sono cocchi Gram-positivi anaerobici ospitati nell’intestino. Questo gruppo di batteri è anche associato al mantenimento e/o al miglioramento dell’omeostasi microbica nell’ospite mediante interazioni sinergiche con il microbiota endogeno benefico ed è noto per i suoi effetti antipatogeni, agendo per esclusione competitiva, aumento della funzione di barriera epiteliale e/o produzione di composti antimicrobici.

Fonte: Bioactive Food Components Activity in Mechanistic Approach, 2022.