Dall’inizio della pandemia COVID-19, è stato registrato a livello globale un aumento significativo di casi di depressione, ansia e di disturbi del sonno. Numerosi studi recenti hanno evidenziato l’influenza del microbiota intestinale sulla salute mentale, sottolineando l’importanza dell’asse intestino-cervello[1]. 

L’asse intestino-cervello

L’asse intestino-cervello è un sistema di comunicazione bidirezionale tra l’intestino e il cervello, mediato principalmente dal nervo vago e da neurotrasmettitori prodotti nell’intestino. Il microbiota intestinale e i metaboliti da esso prodotti, come gli acidi grassi a catena corta (SCFA), svolgono un ruolo cruciale in questo circuito comunicativo [2-5].

Ruolo degli SCFA nella salute mentale

Gli acidi grassi a catena corta (SCFA), tra cui acetato, lattato, propionato e butirrato, sono fondamentali per la salute intestinale e mentale. Questi metaboliti promuovono l’espressione delle proteine delle tight junctions, che rafforzano la barriera intestinale e minimizzano la traslocazione di patogeni e tossine. 

Inoltre, modulano l’integrità della barriera ematoencefalica proteggendo il cervello dalle sostanze nocive presenti nel sangue e influenzando la maturazione della microglia e lo sviluppo di diverse cellule immunitarie [6-8].

Microbiota intestinale e sviluppo della depressione

Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità (Oms) il 3,8% della popolazione mondiale soffre di depressione [9], un disturbo complesso che deriva dall’interazione di fattori sociali, psicologici e biologici. Tra questi, il microbiota intestinale sembra svolgere un ruolo fondamentale [10].

Stress, serotonina e benessere mentale

Lo stress cronico riduce la produzione di serotonina, un neurotrasmettitore essenziale per il benessere mentale. Circa il 95% della serotonina viene prodotto nella mucosa intestinale, con il 5-idrossi-triptofano (5-HTP), come materiale di partenza [11]. 

Lo stress, oltre a inibire questa sintesi, stimola la produzione di citochine pro-infiammatorie, che favoriscono le reazioni infiammatorie [12]. Una carenza di serotonina può portare a disturbi del sonno e affaticamento mentale/stanchezza cronica: ciò avviene poiché nella ghiandola pineale, la serotonina viene convertita in melatonina, l’ormone del sonno. 

Di conseguenza, una ridotta quantità di serotonina può portare a un deficit di melatonina, compromettendo la rigenerazione fisica e mentale e contribuendo allo sviluppo di stati depressivi e, nel peggiore dei casi, a malattie mentali [13].

Probiotici studiati su stress e depressione

Alcuni studi clinici dimostrano che lo stress, attraverso mediatori quali per esempio i radicali liberi, provoca la disgregazione delle tight junctions presenti tra le cellule intestinali, aumentando così la permeabilità intestinale e favorendo la cosiddetta “leaky gut” [6]. 

Questo fenomeno consente alle tossine di penetrare nel flusso sanguigno e raggiungere il cervello, causando neuroinfiammazione e un’alterata risposta immunitaria, aggravata ulteriormente dalla riduzione della produzione di butirrato indotta dallo stress e compromettendo la funzione fagocitica della microglia [6].

Alcuni probiotici multispecie potrebbero contrastare efficacemente questi processi, promuovendo la colonizzazione di ceppi batterici produttori di SCFA. In questo modo si rafforza la barriera intestinale, si forniscono i nutrienti necessari alla microglia e si riduce la risposta dell’organismo al cortisolo, l’ormone dello stress [14]. 

Uno studio condotto da Eva Reininghaus presso l’Università di Medicina di Graz ha esaminato l’effetto di un probiotico multispecie con specifica azione antifiammatoria su 20 pazienti affetti da disturbo bipolare per un periodo di tre mesi [15]. 

Il probiotico, composto da ceppi come Lactobacillus casei W56, Lactobacillus acidophilus W22, Lactobacillus paracarasei W20, Lactobacillus salivarius W24, Lanctobacillus plantarum W62, Lactococcus lactis W19, Bifidobacterium lactis W51 e W52 e Bifidobacterium bifidum W23, come dimostrato dai test “Digit Symbol” e “Trail Making Test”, ha portato a un miglioramento significativo della concentrazione e della velocità di elaborazione. In particolare, il “Trail Making Test” ha rivelato un aumento significativo della flessibilità cognitiva e della attenzione visiva dei partecipanti allo studio (Fig. 1 e 2) [15].

Figura 1. Digit Symbol Test: test neuropsicologico per la valutazione delle capacità cognitive. Dopo 1 e 3 mesi di intervento con il probiotico multispecie, si è registrato un miglioramento altamente significativo dell’attenzione e della velocità di elaborazione delle informazioni (p<0,001).

Figura 2. Trail Making Test: test neuropsicologico per verificare le funzioni cerebrali. L’assunzione del probiotico multispecie per 3 mesi ha portato a un miglioramento significativo della capacità di commutazione dei compiti e di attenzione visiva dei pazienti rispetto all’inizio del trattamento (p<0,05). 

Effetti dei probiotici su memoria e processi decisionali

In un altro studio in doppio cieco, controllato con placebo e condotto su volontari sani, lo stesso probiotico multispecie ha dimostrato di influenzare positivamente il microbiota intestinale, l’attività cerebrale e il comportamento [16]. 

I risultati sono stati misurati attraverso il test PANAS (Positive Affect and Negative Affect Scaled) (Fig. 3), uno degli strumenti più utilizzati per valutare gli stati affettivi positivi e negativi, e il LEIDS-R (Fig- 4), uno strumento di self-report, che misura la reattività cognitiva. Entrambi i test hanno mostrato cambiamenti significativamente positivi in seguito all’assunzione del probiotico multispecie (Fig. 3 e 4) [16].

Figura 3. PANAS score positivo: dopo solo 4 settimane i soggetti nel gruppo d’intervento con il probiotico multispecie mostravano emozioni significativamente più positive ed erano meno soggetti alla depressione.  

Figura 4. Dopo aver assunto il probiotico multispecie per 4 settimane, i soggetti si sentivano più fiduciosi e con maggiore autostima, come si può evincere dal questionario LEIDS. 

Probiotici per l’asse intestino-cervello

Esiste un chiaro legame tra l’integrazione di probiotici multispecie e l’attivazione di alcune regioni cerebrali [17]. Questi effetti derivano dalla capacità dei probiotici di modulare la composizione del microbiota intestinale dei soggetti esaminati, grazie alla loro capacità di moltiplicarsi e sostenendo la produzione di SCFA. 

Il trattamento con questo probiotico multispecie potrebbe quindi essere utile anche per individui sani al fine di migliorare le capacità cognitive [17].

Una condizione di eubiosi del microbiota intestinale svolge un ruolo fondamentale per la salute e, di conseguenza, per la qualità della vita. 

Gli studi confermano l’utilità di specifici probiotici sia nella prevenzione che nel trattamento di disturbi psicologici e psichiatrici, in particolare in condizioni di stress cronico. L’integrazione regolare di probiotici con efficacia scientificamente dimostrata sull’asse intestino-cervello può avere effetti positivi sulla memoria, la concentrazione, l’umore e favorire un sonno ristoratore.

Contenuto realizzato con la sponsorizzazione non condizionante dell’Istituto AllergoSan.

Reference

1. Ellionore Järbrink-Sehgal et al., The gut microbiota and mental health in adults. Current Opinion in Neurobiology 2020, 62:102–114: https://doi.org/10.1016/j.conb.2020.01.016
2. Bravo JA, et al., Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep;108(38):16050–5
3. Amaral FA, et al. Commensal microbiota is fundamental for the development of inflammatory pain. Proc Natl Acad Sci. 2008 Feb;105(6):2193–7
4. Havenaar R. Intestinal health functions of colonic microbial metabolites: a review. Benef Microbes. 2011 Jun;2(2):103– 14
5. Sampson TR, et al., Control of brain development, function, and behavior by the microbiome. Cell Host Microbe. 2015 May 13;17(5):565-76.
6. Brites D, et al., Neuroinflammation and Depression: Microglia Activation, Extracellular Microvesicles and microRNA Dysregulation. Front Cell Neurosci. 2015; 9: 476.
7. Mcnabney SM, et al., Short Chain Fatty Acids in the Colon and Peripheral Tissues: A Focus on Butyrate, Colon Cancer, Obesity and Insulin Resistance. Nutrients. 2017 Dec; 9(12): 1348.
8. Peng L, et al., Butyrate Enhances the Intestinal Barrier by Facilitating Tight Junction Assembly via Activation of AMP-Activated Protein Kinase in Caco-2 Cell Monolayers.  J Nutr. 2009 Sep; 139(9): 1619–1625.
9. Depression [Internet]. [cited 2020 Nov 2]. Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ depression.
10. [10] Fangyuan Zhu et al., The Microbiota–Gut–Brain Axis in Depression: The Potential Pathophysiological Mechanisms and Microbiota Combined Antidepression Effect. Nutrients. 2022 May; 14(10): 2081.
11. Kim D-Y, et al., Serotonin: a mediator of the brain-gut connection. Am J Gastroenterol. 2000 Oct;95(10):2698–709
12. Miura H, et al., A link between stress and depression: Shifts in the balance between the kynurenine and serotonin pathways of tryptophan metabolism and the etiology and pathophysiology of depression. Stress. 2008 Jan;11(3):198–209
13. Bravo R, et al., Tryptophan-enriched cereal intake improves nocturnal sleep, melatonin, serotonin, and total antioxidant capacity levels and mood in elderly humans. Cereal enriched AGE. 2013;35:1277–85
14. Dalile B, et al., Colon-delivered short-chain fatty acids attenuate the cortisol response to psychosocial stress in healthy men: a randomized, placebo-controlled trial. Neuropsychopharmacology. 2020 Dec; 45(13): 2257–2266.
15. Reininghaus EZ, et al., The impact of probiotic supplements on cognitive parameters in euthymic individuals with bipolar disorder: A pilot study. Neuropsychobiology (2020) 79 (1): 63–70.
16. Bagga D, et al., Probiotics drive gut microbiome triggering emotional brain signatures. Gut Microbes. 2018; 9(6): 486–496.
17. Bagga D, et al., Influence of 4-week multi-strain probiotic administration on resting-state functional connectivity in healthy volunteers. Eur J Nutr. 2019; 58(5): 1821–1827.