L’osteoporosi è caratterizzata da una ridotta massa ossea e da un deterioramento della microarchitettura del tessuto osseo che comportano una compromissione della resistenza ossea e un aumento del rischio di fratture. Studi recenti suggeriscono che il microbioma intestinale partecipa alla modulazione della salute delle ossa ed è ampiamente documentato che il microbioma intestinale umano si diversifica con l’età. Tuttavia, non è ancora chiaro se queste alterazioni microbiche legate all’età, documentate, influenzino direttamente la perdita ossea associata all’invecchiamento. Pertanto, uno studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Bone Research, ha indagato se la perdita ossea correlata all’invecchiamento si correli con l’invecchiamento del microbioma intestinale.
Ruolo del microbiota intestinale nella salute delle ossa
È stato dimostrato che la colonizzazione del microbioma intestinale in topi germ-free (GF) promuove la crescita ossea inducendo l’IGF-1, mentre la riduzione dei microrganismi intestinali causata dagli antibiotici provoca un deterioramento delle proprietà meccaniche dei tessuti e una riduzione della resistenza delle ossa. Inoltre, in vari modelli preclinici, è stato dimostrato che la perdita ossea derivante da carenza di steroidi sessuali, trattamenti con glucocorticoidi e trattamenti continui con PTH 1 è dipendente dal microbioma. Questo è sostenuto dal fatto che l’integrazione con probiotici (ad esempio Lactobacillus) è stata in grado di prevenire la compromissione della crescita ossea dovuta alla denutrizione cronica. Inoltre, i probiotici, mostrano effetti benefici sulla perdita ossea indotta dagli antibiotici, così come in diversi modelli preclinici di osteoporosi.
Cambiamenti del microbiota legati all’età
Il microbioma intestinale umano si diversifica con l’età. Nei primi anni di vita, il microbioma intestinale è caratterizzato da una diversità relativamente bassa, dominata principalmente da Proteobacteria e Actinobacteria; man mano che avanza l’età, il microbioma intestinale subisce trasformazioni. In particolare, si evidenzia un aumento dipendente dall’età nella diversità α del microbioma intestinale e alterazioni nelle funzioni metagenomiche previste correlate al metabolismo dei carboidrati.
Composizione del microbiota nei topi giovani e anziani
Mediante sequenziamento dell’rRNA 16S è stato caratterizzato il microbioma intestinale di topi giovani e anziani. È stata riscontrata una significativa variazione dipendente dall’età, e in particolare tale divergenza della struttura microbica è determinata principalmente dai cambiamenti nell’abbondanza dei taxa piuttosto che dalla presenza o assenza degli stessi. Inoltre, a livello di phylum, Firmicutes e Bacteroidetes erano i due taxa più abbondanti nei topi maschi sia giovani sia anziani. L’abbondanza relativa di Firmicutes era significativamente aumentata nei topi anziani portando a un aumento del rapporto tra Firmicutes e Bacteroidetes. Tale aumento dell’abbondanza relativa di Firmicutes è stato attribuito principalmente all’aumento, dipendente dall’età, di Lactobacillus e Butyricicoccus.
Variazione dipendente dall’età nel metabolismo dei nutrienti da parte delle popolazioni microbiche
I topi anziani hanno mostrato livelli inferiori di vie metaboliche legate al ciclo degli acidi tricarbossilici, e livelli aumentati in diverse vie di fermentazione microbica che producevano lattato, acetato ed etanolo, suggerendo potenziali differenze nei prodotti di fermentazione microbica tra topi giovani e anziani. I cambiamenti sono stati osservati anche nella degradazione microbica dei carboidrati, con un aumento nei topi anziani delle vie di degradazione dei mono e disaccaridi, tra cui la degradazione di lattosio, galattosio, glucosio e saccarosio e un aumento nei topi giovani della degradazione di amido e ramnosio. Nei topi anziani è stata osservata inoltre una significativa riduzione della biosintesi e del metabolismo microbico delle vitamine del gruppo B.
Alterazioni del microbiota e perdita ossea
Utilizzando topi germ-free è stato osservato che l’effetto della colonizzazione microbica sull’omeostasi ossea variava a seconda della durata. La colonizzazione a breve termine del microbioma intestinale determinava una riduzione della massa ossea trabecolare, mentre una colonizzazione prolungata promuoveva la crescita ossea longitudinale. Tuttavia, utilizzando nei topi il microbioma di donatori giovani e anziani i fenotipi ossei sono risultati comparabili dopo la colonizzazione, suggerendo che l’effetto fosse indipendente dall’età del donatore. In dettaglio il fenotipo osseo dei topi germ-free (GF) di 24 mesi era indistinguibile rispetto ai loro compagni di cucciolata colonizzati tramite trapianto fecale a 1 mese di età. Inoltre, la perdita ossea dai 3 ai 24 mesi era comparabile tra topi GF e topi specifici patogeni-free (SPF). Pertanto, i topi GF non erano protetti dalla perdita ossea correlata all’età.
Conclusioni
Sono stati dimostrati cambiamenti legati all’età nella composizione e nelle funzioni del microbioma intestinale nei topi. Tuttavia, nel modello murino utilizzato l’alterazione microbica legata all’età non sembra svolgere un ruolo significativo nel processo di perdita ossea correlata all’invecchiamento. Pertanto L’effetto della colonizzazione microbica sui fenotipi ossei risulta essere indipendente dall’età dei donatori di microbioma, indicando che la perdita ossea correlata all’età si verifica indipendentemente dal microbioma intestinale.
