Microbiota e microbioma sono due termini spesso usati come sinonimi. Ma non lo sono. Nella maggior parte dei casi questo utilizzo “intercambiabile” non compromette la comprensione del testo, tuttavia è importante riflettere sulla profonda differenza di significato tra le due parole.
Microbiota si riferisce a una popolazione di microrganismi che colonizza un determinato luogo. Il termine microbioma invece indica la totalità del patrimonio genetico posseduto dal microbiota, cioè i geni che quest’ultimo è in grado di esprimere.
“Nemici” di microbiota e microbioma sono gli antibiotici. Questi infatti, se da un lato impediscono il proliferare dei patogeni e lo sviluppo di malattie infettive, dall’altro compromettono la normale popolazione batterica che risiede soprattutto nell’intestino, la quale svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dello stato di salute dell’organismo ospitante.
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Il grande interesse attorno a questi temi si deve al recente sviluppo dell’analisi metagenomica. Negli ultimi vent’anni questa tecnica ha fortemente contribuito all’aumento delle ricerche su microbiota e microbioma e ha permesso di scoprire la fitta trama di interazioni tra batteri e organismi pluricellulari. Nel percorso di comprensione di questa complessità non siamo che agli inizi.
Il microbiota
Quando si parla di microbiota si fa riferimento alla totalità dei singoli microrganismi ⎼ batteri, funghi, archeobatteri e protozoi ⎼ e dei virus che vivono e colonizzano uno specifico ambiente in un determinato tempo. Metaforicamente si può dire che un microbiota è come uno scatto fotografico che immortala una popolazione di organismi microscopici residenti in uno spazio delimitato a un istante scelto arbitrariamente.
Di conseguenza, il microbiota di un essere umano è solo una delle infinite fotografie in cui è possibile suddividere la vita microscopica del pianeta.
Il microbiota umano è definito come «l’insieme dei microrganismi che in maniera fisiologica, o talvolta patologica, vivono in simbiosi con il corpo umano»[1]. Questa popolazione microbica è concentrata perlopiù nel tratto intestinale. Tutto il corpo però, tranne il cervello e il sistema circolatorio, secondo recenti stime ospita un totale di circa 38.000 miliardi di batteri.[2] I phyla più abbondanti sono Firmicutes e Bacteroidetes.[3]
L’influenza del microbiota nella regolazione dell’attività metabolica è oggi riconosciuta con sempre più evidenze a supporto. Allo stesso modo, è stato scoperto anche un impatto del microbiota sugli stati psicologici per via dell’influenza sull’asse ipotalamo-ipofisi-surrene e sul sistema serotoninergico. Un’altra caratteristica del microbiota umano è il ruolo nello sviluppo del sistema immunitario durante la prima parte dell’infanzia e, di conseguenza, sullo stato di infiammazione del corpo.
Il microbiota viene più o meno significativamente e rapidamente alterato da fattori esterni come la dieta, il tipo di parto o il tipo di microrganismi presenti nell’ambiente quotidiano.
Da uno stato di equilibrio chiamato eubiosi si può quindi passare alla condizione contraria di disbiosi. È a quest’ultima che si deve l’aumentata incidenza di patologie metaboliche, cardiovascolari, infiammatorie, neurologiche, psichiche e oncologiche dette “malattie del progresso”.
Oggi appare chiara l’importanza del microbiota nel mantenimento dello stato di salute dell’uomo. I microrganismi commensali, infatti, non solo supportano le funzioni dell’organismo umano come il metabolismo e il sistema immunitario, ma agiscono anche contro la proliferazione dei patogeni.
Per spiegare il come il microbiota supporta l’organismo umano è opportuno introdurre il concetto di microbioma.
Il microbioma
Il termine microbioma indica la totalità del patrimonio genetico posseduto dal microbiota, cioè i geni che quest’ultimo è in grado di esprimere.
Se consideriamo il microbioma umano, tali geni codificano per alcune molecole che il corpo non riesce a produrre autonomamente. I numeri lasciano stupiti: il 99% della nostra componente genetica deriva dai batteri, come se fosse un secondo genoma. Questo ci permette di considerare il microbiota come un organo endocrino aggiuntivo che fornisce un ampio numero di composti fondamentali al funzionamento degli organi umani.[4]
I geni del microbiota sono complementari ai geni dell’uomo e aiutano nel mantenimento dello stato di salute prevenendo o fungendo da terapia per molte patologie e supportando le funzioni umane quali la digestione, lo sviluppo del sistema immunitario e la sintesi di composti fondamentali.
Come già accennato, il microbiota umano può trovarsi in due stati: eubiosi e disbiosi. Nel primo caso si ha uno stato di equilibrio microbico in cui quel particolare microbioma produce metaboliti necessari al corpo umano e ha effetti positivi per salute umana. Nella condizione di disbiosi non solo viene meno la codifica genica delle molecole utili, ma vengono in parte metabolizzati composti dannosi da parte dei microrganismi patogeni, anch’essi parte del microbiota.
Per questi motivi i cambiamenti del microbiota e, conseguentemente, del microbioma impattano sull’omeostasi del corpo.
Se oggi possiamo studiare (sebbene solo per quanto riguarda la parte batterica) la composizione del microbiota lo dobbiamo alla metagenomica, la quale basa le proprie indagini sul microbioma.
In particolare, l’esame in grado di indagare la popolazione batterica è il sequenziamento genomico del 16S rRNA, un gene dell’RNA specifico di ogni batterio che serve a produrre i ribosomi, responsabili della sintesi proteica. Identificarlo significa risalire alla singola specie batterica.
Microbiota e microbioma a confronto
| Microbiota | Microbioma |
|---|---|
| Popolazione di microrganismi in un determinato ambiente e tempo | Genoma del microbiota |
| Cosa studia | |
| Le differenze tra i microrganismi e le relazioni tra essi | I geni e i composti per cui essi codificano |
| Importanza per l’uomo | |
| Un microbiota eubiotico permette di sviluppare un microbioma in grado di supportare le funzioni umane | Il microbioma integra il genoma umano, fornendo il 99% dei geni |
Microbiota e microbioma non sono uguali
Molto spesso le parole microbiota e microbioma sono usate come se fossero sinonimi, eppure la differenza che passa tra i due termini è la stessa che esiste tra popolazione umana e genoma umano. È fondamentale tenere a mente che i due concetti sono nettamente diversi.
Bibliografia
[1] [4] Piccini F, Alla scoperta del microbioma umano: Flora batterica, nutrizione e malattie del progresso. Fabio Piccini. Edizione del Kindle.
[2] Sender R, Fuchs S, Milo R (2016) Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLOS Biology 14(8): e1002533. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533
[3] Sommer F, Bäckhed F (2013) The gut microbiota–masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol. 2013 Apr;11(4):227-38. doi: 10.1038/nrmicro2974.
