La dieta influenza la composizione microbica intestinale e il metabolismo. Tuttavia, anche con identico apporto dietetico, il microbiota intestinale varia tra gli individui, suggerendo che altri fattori nell’intestino contribuiscono a queste variazioni.
A tal proposito un gruppo di ricercatori dell’Università di Copenhagen, in Danimarca, coordinati da Lars Dragsted e Henrik Roager, ha condotto uno studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Microbiology, per indagare quali fattori, fisiologici e ambientali, siano determinanti per la composizione del microbiota intestinale umano.
Fluttuazioni quotidiane del microbiota intestinale
Per comprendere i cambiamenti del microbiota intestinale sono stati analizzati dieta e condizioni ambientali. Nessuno dei componenti dietetici ha determinato fluttuazioni intra-individuali nel microbioma intestinale o nei metabolomi, ma al contrario, l’umidità delle feci, il pH fecale, la forma delle feci e il tempo di defecazione hanno influenzato notevolmente il microbioma intestinale.
La maggior parte dei fattori ambientali intestinali variano all’interno degli individui per 9 giorni, mentre il pH fecale rimane relativamente stabile. In particolare, questi fattori sono indicatori del tempo di transito intestinale, il che suggerisce che le variazioni quotidiane del tempo di transito si riflettono nella variazione del microbioma intestinale.
Tempo di transito intestinale e diversità microbica
Il tempo di transito intestinale è uno dei fattori che determina variazioni del microbiota in popolazioni sane. Un tempo di transito più lungo si associa a una maggiore degradazione proteica e a una maggiore produzione di metano.
Ciò determina la formazione di metaboliti potenzialmente nocivi, quali idrogeno solforato, ammoniaca, acidi grassi a catena ramificata (BCFA), p-cresolo, indolo e fenilacetato. Tra i metaboliti associati a transito intestinale più lungo e a pH più elevati vi sono gli acidi dicarbossilici, in particolare l’acido pimelico, che si trova a livelli fecali elevati in pazienti con malattia renale cronica e cancro del colon-retto, patologie che spesso si associano alla costipazione.
Un corretto tempo di transito intestinale, invece, in cui si ha una maggiore degradazione dei carboidrati, determina la produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA), notoriamente noti per essere benefici per la salute intestinale.
Sono state trovate forti correlazioni positive tra diversità alfa microbica e proteolisi microbica, tempo di transito intestinale e tempo di transito nel colon. Al contrario, la diversità alfa era correlata negativamente con l’umidità delle feci e la saccarolisi microbica.
I prodotti di proteolisi microbica e acidi dicarbossilici erano positivamente correlati con le abbondanze assolute di diversi generi batterici, tra cui Intestimonas, Flavonifratico, Eubacterium, Lachnospira, Clostridium, Oscillibacter, Alistipes, Dialister e Akkermansia.
Gli stessi generi sono correlati negativamente con i livelli fecali di triptofano, acido ossindolo-3-acetico e vari metaboliti derivati dal caffè. Questi generi risultano anche positivamente associati a tempi di transito intestinale e del colon più lunghi e pH fecale più elevato, e associati negativamente all’umidità delle feci.
Al contrario, generi che producono SCFA tra cui Agathobacter, Facalibacterium e Blautia, insieme allo Streptococcus che produce il lattato, erano tutti associati positivamente con acido nicotinico fecale, acido pantotenico e metaboliti derivati dal caffè.
In particolare, Oscillibacter, Alistipes e Akkermansia sono stati ripetutamente trovati elevati in campioni collegati a tempi di transito più lunghi e/o costipazione, mentre i generi che producono butirrato, inclusi Fecalibacterium e Agathobacter, sono stati associati a un tempo di transito più breve.
Variazioni del pH intestinale
Un altro fattore determinante è rappresentato dal pH intestinale. Difatti, la presenza di SCFA e di acidi organici tende ad abbassare il pH del colon, inibendo così la crescita di batteri sensibili agli ambienti acidi.
Sono state osservate grandi variazioni interindividuali nel pH segmentario gastrointestinale, con un pH nel colon prossimale leggermente acido, seguito da un graduale aumento del colon distale e colon sigmoideo.
È interessante notare che è stata osservata una piccola diminuzione del pH dal colon sigmoideo al retto e anche nel pH fecale, indicando che si verificano processi acidificanti dopo l’ingresso nel retto.
Il pH nel colon distale e l’assunzione di fibre influenzano significativamente le variazioni nel microbiota. In particolare, è stata osservata un’associazione negativa tra l’assunzione di fibre giornaliere e diversi marcatori proteolitici.
Variazione dei metaboliti intestinali e correlazione con il pH
Valutando le fluttuazioni intra-individuali nei metaboliti derivati da microbici tra cui idrogeno al respiro e metano, SCFA fecali (acetato, propionato, butirrato, valerato e caproato) e BCFA (isobutirrato, isovalerato e 2-metilbutirrato), si è osservato come gli SCFA fecali erano negativamente correlati al pH fecale, con il butirrato che mostrava la correlazione più forte. Il butirrato fecale tendeva anche a correlare negativamente con il pH rettale, ma non con il pH in altri segmenti del colon, suggerendo che la produzione di butirrato può contribuire al pH ridotto osservato in retto e feci.
Conclusioni
È evidente l’importante ruolo del tempo di transito e del pH per la composizione del microbioma intestinale e dei livelli di metaboliti derivati da microbici. Ciò sottolinea l’importanza di considerare la fisiologia intestinale e l’ambiente negli studi sul microbioma umano.
