I probiotici di nuova generazione (NGP) sono ceppi microbici che possono avere un effetto positivo sulla salute umana, ma non appartengono alle specie probiotiche comuni (ad esempio, lattobacilli o bifidobatteri). Ricerche condotte negli ultimi anni hanno portato alla scoperta di numerosi microrganismi precedentemente inesplorati e hanno evidenziato il loro potenziale ruolo nella promozione della salute. Per tale motivo i ricercatori hanno condotto uno studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Current Research in Food Science, al fine di caratterizzare ceppi isolati da campioni fecali di donatori adulti sani ad alto consumo di fibre, per la loro capacità di produrre metaboliti benefici.
NGP e potenziali benefici
Le specie più interessanti proposte come potenziali NGP sono rappresentate da Roseburia intestinalis, Eubacterium spp., Ruminococcus bromii, Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii, Clostridium spp., Bacteroides spp. e Dysosmobacter welbionis. Questi ceppi esercitano tipicamente i loro effetti attraverso capacità metaboliche uniche, come la produzione di metaboliti bioattivi, tra i quali gli acidi grassi a catena corta (SCFA), che supportano l’omeostasi immunitaria e la salute intestinale e presentano proprietà antinfiammatorie, antiobesità, antidiabetiche, antitumorali, cardioprotettive, epatoprotettive e neuroprotettive. Tra gli altri metaboliti bioattivi vi sono anche vitamine, molecole neuroattive (ad esempio, serotonina, indoli) e metaboliti derivati dal catabolismo dei polifenoli (ad esempio, urolitine, equolo), che svolgono tutti un ruolo chiave nella regolazione della fisiologia dell’ospite.
Problematiche legate ai ceppi NGP
Uno dei problemi nell’utilizzo di tali specie batteriche è legato all’enorme diversità, a livello di ceppo, esistente all’interno di queste specie, che possono avere attività potenzialmente divergenti e un possibile comportamento contrastante in relazione alla salute umana. Ad esempio, il genere Ruminococcus è dominante nell’intestino umano, ma livelli più elevati di alcune specie, sono correlati a stati di malattia, come ad esempio R. torques e R. gnavus, legati all’infiammazione intestinale, alla malattia infiammatoria intestinale (IBD), alla sindrome dell’intestino irritabile, all’allergia e alle fasi iniziali del cancro del colon-retto (CRC). Al contrario, Ruminococcus bromii è stato identificato come un promettente probiotico di nuova generazione grazie alla sua capacità di idrolizzare l’amido resistente.
Produzione di SCFA in vitro e in vivo
Mediante selezione di diversi ceppi di origine intestinale per la produzione di metaboliti benefici in vitro, è stata evidenziata la capacità dei Bacteroides di crescere utilizzando un’ampia gamma di carboidrati complessi, inclusa la pectina. Inoltre, sono stati identificati diversi nuovi ceppi in grado di utilizzare un differenti polisaccaridi, suggerendo che un’attività complementare potrebbe essere necessaria nell’intestino, al fine di degradare matrici complesse ingerite attraverso la dieta. Tra questi vi sono ceppi appartenenti alla classe Bacteroidota, famiglia Oscillospiraceae e Lachnospiraceae. La maggior parte dei ceppi analizzati è stata in grado di produrre i tre principali SCFA in vitroutilizzando diversi carboidrati (acido glucuronico, fruttooligosaccaridi, pectina) e la somministrazione di quattro di essi in vivo è stata in grado di aumentare la produzione di SCFA nell’intestino.
Produzione di altri metaboliti in vitro e in vivo
Tra gli altri metaboliti benefici vi sono quelli derivanti dal metabolismo dei polifenoli quali urolitine ed equolo. La produzione in vitro di equolo è stata sostenuta dai ceppi Faecalicatena contorta, Bacteroides thetaiotaomicron, Clostridium sp., Bacteroides uniformis, Collinsella sp. e Bacteroidaceae, che hanno utilizzato la daidzeina come substrato. Per quanto riguarda la produzione in vitro di urolitine invece, i ceppi Lachnospiraceae, Bacteroides uniformis, Collinsella sp. e Bacteroidota hanno prodotto urolitina C e D. La presenza di urolitine ed equolo è stata valutata anche in vivo, ma questi metaboliti non sono stati rilevati in nessuno dei campioni. Ciò può essere spiegato dalla competizione con il microbioma residente o dallo spostamento verso metabolismi diversi. L’attività può essere potenziata aumentando le concentrazioni dei ceppi e/o dei precursori aggiunti come, ad esempio, acido ellagico (precursore dell’urolitina) e daidzeina (precursore dell’equolo) che possono essere introdotti attraverso frutta secca e soia.
Impatto dei ceppi NGP in vivo a livello intestinale
La somministrazione dei ceppi selezionati ha avuto un impatto sulla composizione e sulla funzionalità del microbioma. I ceppi aggiunti (per 2 settimane di trattamento) erano in grado di attecchire nello strato mucoso e di persistere fino a 2 settimane di washout post trattamento, indicando che potrebbero essere previsti effetti a lungo termine. Inoltre, i ceppi NGP potrebbero anche aumentare l’arricchimento di specie che promuovono la salute come Akkermansia muciniphila, che svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’integrità della barriera intestinale e nella difesa dell’ospite dai patogeni e Parabacteroides distasonis, una specie che comprende candidati nuovi probiotici che producono composti neuroattivi e metaboliti benefici.
Conclusioni
Un integratore a base di composti bioattivi, come polisaccaridi, fibre alimentari e polifenoli e ceppi NGP potrebbe modulare in modo benefico il microbiota intestinale grazie alla capacità dei ceppi NGP di produrre metaboliti benefici come SCFA, urolitine ed equolo. Inoltre, questi ceppi possono attecchire e sopravvivere, e promuovere microbi benefici nell’intestino, come Akkermansia muciniphila. Pertanto, nonostante persistano diverse problematiche, questi studi preliminari possono costituire importanti basi scientifiche per accelerare l’approvazione normativa dei ceppi NGP.
