Probiotici sotto forma di spore: il caso “Bacillus clausii”

Probiotici: spore di bacillus clausii

Per definizione i probiotici, un tempo chiamati fermenti lattici, sono batteri vivi o sotto forma di spore che, se somministrati in adeguata concentrazione, sono in grado di portare benefici all’ospite.

Considerando come l’interesse della ricerca in questo ambito sia relativamente recente, molti sono ancora gli interrogativi a cui trovare una risposta soprattutto riguardo i reali benefici e meccanismi d’azione. Tuttavia, tra i probiotici maggiormente studiati e utilizzati in ambito di prevenzione e cura dei disordini o patologie gastrointestinali troviamo i ceppi produttori di acido lattico appartenenti ai generi Bifidobacterium e Lactobacillus. Come anticipato, i prodotti in commercio prevedono sia la somministrazione di batteri vivi sia, per alcuni, delle loro spore.

Le spore batteriche sono naturalmente prodotte dal microorganismo stesso come mezzo di sopravvivenza in condizioni estreme e sono formate da un core interno contenente il materiale genetico momentaneamente inattivato e da un guscio di protezione multistrato e resistente agli attacchi esterni.

Una volta che la spora entra in contatto con adeguati nutrienti, in pochi minuti inizia il processo di re-idratazione e germinazione riattivando quindi il batterio “dormiente”.

I vantaggi commerciali derivanti dall’impiego delle spore sono molti, tra i quali una maggiore stabilità nel tempo del prodotto e una più facile conservazione in quanto disidratato.

Inoltre, a differenza della maggior parte dei probiotici vivi, le spore sono in grado di resistere al pH gastrico arrivando perciò indenni in sede intestinale.

Bacillus clausii: lo stato dell’arte della ricerca

Il genere Bacillus con le sue diverse specie (B. subtilis, B. clausii, B. cereus, B. coagulans e B. licheniformis) è uno dei principali produttori di spore e il suo impiego per uso umano risale agli anni ’60.

Tenendo presente come, tra tutte le specie di Bacillus, B. clausii abbia dimostrato complessivamente le caratteristiche migliori anche nell’uomo, gli studi si sono maggiormente concentrati su questo ceppo al fine di approfondirne la conoscenza ed evidenziarne le potenzialità terapeutiche.

Un’indagine condotta da un gruppo di ricercatori italiani coordinati da Emilia Gherardi ha dimostrato per esempio come le diverse sottospecie di B. clausii (OC, NR, SIN, T) somministrate oralmente a 20 volontari sani sotto forma di spore, siano in grado non solo di sopravvivere al transito gastrointestinale ma anche, una volta raggiunto l’intestino, di germinare, crescere e moltiplicarsi persistendo nell’ospite per più di 10 giorni.

La conta totale di B. clausii nei campioni fecali è difatti risultata maggiore della quota di spore somministrata a prova della loro proliferazione a livello intestinale nonostante siano state osservate alcune differenze ceppo specifiche.

OC è infatti quello ad avere mostrato il più alto grado di adattamento e quindi di crescita risultando aumentato nella metà dei volontari coinvolti. Al contrario, T non ha riscontrato incremento in nessuno dei soggetti. NR infine, ha presentato il miglior tempo di resistenza all’interno dell’ospite essendo stato l’ultimo ceppo ad essere rintracciato nelle feci.

Uno studio analogo e di recente pubblicazione ha invece visto impegnato il team di Alessandra Vecchione. Nel dettaglio, lo scopo di questo lavoro è stato quello di testare la resistenza gastrica delle principali formulazioni di probiotici commercializzate in Italia attraverso due sistemi di simulazione dei succhi gastrici e pancreatici in vitro e l’analisi di spettrometria di massa MALDI-TOF, utilizzata per identificare e quantificare gli organismi contenuti.

Dal confronto dei dati ottenuti, emerge ancora una volta come Bacillus clausii sia in grado di tollerare condizioni acide fino a 120 minuti e di come sia al contempo l’unico capace di mettere in atto meccanismi replicativi.

Tutti questi risultati trovano conferma e ulteriore ampliamento nelle revisioni di letteratura condotte da Simon M. Cutting e dal gruppo di Loris R. Lopetuso.

Basandoci su questi studi possiamo quindi delineare un quadro più ampio dello stato dell’arte riguardo a questo sempre più emergente probiotico, B. clausii.

Principali caratteristiche dei probiotici contententi spore di B. clausii

Gli effetti positivi nella prevenzione e/o trattamento dei disturbi gastrointestinali sono da ricondurre alle sue proprietà antimicrobiche, immunomodulanti, di regolazione della crescita, differenziazione, segnalazione e adesione cellulare oltre che alla sua capacità di produrre vitamine B2 e di proteggere l’intestino dagli agenti genotossici.

È importante ricordare come tutte queste funzionalità siano il risultato della sua presenza nell’intestino sotto forma di spora, molto più resistente del batterio vivo.

B. clausii, inoltre, presenta geni di resistenza antibiotica ad ampio raggio includendo penicilline, cefalosporine, aminoglicosidi e macrolidi. Questa capacità di fronteggiare gli antibiotici è tuttavia intrinseca e perciò non trasferibile all’ospite permettendogli quindi di essere co-somministrato alla terapia antibiotica senza risultarne danneggiato e, simultaneamente, di portare benefici alla componente batterica intestinale.

Volendo esplorare la componente genica di questo batterio, è stato dimostrato come presenti geni in grado di regolare i processi infiammatori e immunitari dell’ospite, la permeabilità intestinale, l’adesione cellulare, l’apoptosi e i segnali di trascrizione e trasduzione.

Tra questi ad esempio, troviamo il gene responsabile della produzione di defensina, cruciale nella difesa della barriera intestinale da potenziali patogeni o quello per la sintesi di batteriocine, peptidi antimicrobici.

Di contro, la sua capacità nell’influenzare la produzione di citochine pro- e anti-infiammatorie rimane ad oggi controversa. L’abilità immunomodulante è stata invece dimostrata in individui soggetti a infezioni respiratorie ricorrenti con una significativa riduzione del numero degli episodi.

Usi terapeutici delle spore di B. clausii

L’Organizzazione Mondiale di Gastroenterologia indica l’utilizzo di Bacillus clausii nella prevenzione di diarrea associata a trattamento antibiotico negli adulti e come co-adiuvante nella terapia per l’eradicazione di H. pylori.

Ulteriori possibili applicazioni riguardano la risoluzione di diarrea infettiva, di sepsi a sviluppo ritardato nei nati pretermine e nel ripristinare l’ecosistema a livello di intestino tenue in seguito a una sproporzionata crescita batterica. Nessun evento avverso è stato ad oggi registrato.

Prospettive future

Dato il numero sempre più crescente di evidenze a sostegno della validità dell’utilizzo di  B. clausii in spore nell’uomo, sarà oltre modo fondamentale approfondire le conoscenze relative al meccanismo d’azione di ogni sua sottospecie, al dosaggio ottimale di somministrazione ed eventualmente alla migliore combinazione possibile considerando le peculiarità ceppo specifiche precedentemente descritte.

Sarà inoltre necessario procedere con ulteriori studi di sicurezza e stabilità al fine di estendere quanto più possibili le sue applicazioni in ambito clinico e, di conseguenza, i prodotti commerciali disponibili, ad oggi limitati.

Fonti

Ghelardi E. et al., Survival and persistence of Bacillus clausii in the human gastrointestinal tract following oral administration as spore-based probiotic formulation.
Senesi S., Bacillus spores as probiotic products for human use.
Cutting S. M., Bacillus probiotics.
Vecchione A. et al., Compositional Quality and Potential Gastrointestinal Behavior of Probiotic Products Commercialized in Italy.
Lopetuso L. R. et al., Bacillus clausii and gut homeostasis: state of the art and future perspectives.