I probiotici sono definiti da WHO e dalla FAO come «Microrganismi vivi che, assunti in sufficiente quantità, esercitano effetti benefici sulla salute dell’ospite». Per poter svolgere la sua azione, una volta ingerito, il microrganismo probiotico deve sopravvivere all’azione dell’acido gastrico, della bile e degli enzimi pancreatici ed enterici e, finalmente, colonizzare l’intestino in quantità sufficiente ad esplicare attività eubiotica.
Studi di recovery e in vitro
Anche se l’unica valida dimostrazione che un probiotico sopravviva e colonizzi l’intestino sia quella di recuperarlo (recovery) intatto e vitale nelle feci, quasi tutti i prodotti disponibili in commercio promuovono le loro caratteristiche probiotiche sulla base di studi condotti in animali da esperimento, su campioni biologici ex vivo, o in vitro.
È, tuttavia, ragionevole che, prima di condurre studi appropriati di recovery in vivo, si voglia preliminarmente testare la potenzialità di sopravvivenza di un probiotico in vitro, purché siano rispettate le condizioni fisiologiche dell’ambiente gastrointestinale umano.
E proprio un’analisi condotta in vitro per verificare se probiotici presenti nel mercato italiano fossero confacenti alle norme di qualità previste da WHO e FAO (This investigation hence intends to clarify whether probiotics on the Italian market comply with these general quality requirements) ha messo in luce i limiti di un’analisi condotta in condizioni non fisiologiche e non assimilabili a quelle presenti nell’ambiente gastrointestinale dell’uomo (1).
Gli Autori hanno preso in esame dieci tra i probiotici più richiesti in Italia e li hanno esposti per oltre 30 minuti in vitro a contatto con soluzioni acide (pH 1,4-1,5) ed alcaline (pH 8,0) per simulare, rispettivamente, l’ambiente acido gastrico e quello intestinale più alcalino.
Prima di stabilire un valore di acidità o alcalinità compatibile con le normali condizioni ambientali nell’uomo è bene ricordare quali sono quelle presenti in condizioni fisiologiche.
Il pH gastrico
Il pH gastrico è diverso tra fondo e antro, varia con ritmo circadiano, ed è profondamente modificato dall’azione tampone dei pasti e dal reflusso duodenogastrico, prevalentemente notturno (2).
Misurazioni pH-metriche condotte per 24 ore hanno dimostrato che, a digiuno, il pH del fondo è superiore a 4,0 nel 7,8% del tempo, mentre nell’antro è superiore a 4,0 nel 45,4% del tempo (3).
Se poi consideriamo il pH intragatrico delle 24 ore con i pasti, esso si mantiene su valori superiori a 2 per circa due ore dopo ogni pasto e il cibo tende a tamponare di più il pH a livello del fondo, da dove l’acido viene prodotto e, per sua natura, più acido che dell’antro.
Anche di notte, per la posizione supina, il reflusso duodeno-gastrico modula, innalzandolo, il pH gastrico, maggiormente quello antrale (4).
Gli Autori hanno, invece, scelto di testare la sopravvivenza dei probiotici a pH 1,4-1,5, valori ben al di sotto di quelli che si ritrovano in fisiologia umana: addirittura valori di 1,4 sono al di sotto di quel range 1,5-3,5, riportato da loro stessi come valori di riferimento (peraltro inesatti) minimo e massimo del pH gastrico.
Gli stessi Autori sono consapevoli che l’esperimento di sopravvivenza è condotto in condizioni estreme tant’è che riportano nel loro testo «simulated gastric fluids, both characterized by a low pH (1.4–1.5), containing (USP) or not (ASTM) pepsin, in order to mimic an extremely harsh gastric environment», ma così agendo, nulla di quanto fatto può essere utilizzato per valutare il comportamento dei probiotici quando assunti dall’uomo.
Non è superfluo ricordare che il pH esprime il valore negativo del logaritmo a base 10 della concentrazione molare degli ioni idrogeno e che, quindi, una variazione di 1,0 unità di pH esprime una differenza di cento volte la concentrazione di ioni idrogeno, ed un pH di 1,4 ha una concentrazione di ioni idrogeno dieci volte superiore a quella del pH 1,5.
Tempi di esposizione all’ambiente acido gastrico
Anche i tempi di esposizione (30 e più minuti) dei probiotici all’ambiente simulato acido gastrico di pH 1,4-1,5 non hanno alcun riscontro in fisiologia umana.
La permanenza di un ingesto nello stomaco dipende dal tempo di svuotamento gastrico, che è essenzialmente rallentato dal volume e dal contenuto calorico degli ingesti presenti nello stomaco (6).
Il tempo di transito oro-duodenale di un probiotico assunto a digiuno con una minima quantità di liquido, di solito un sorso d’acqua, avviene nell’ordine di 5- 10 minuti perché l’ingesto non è calorico e non modifica, se non minimamente, il volume intragastrico.
Il tempo di transito oro-duodenale di un probiotico assunto al, o immediatamente dopo, pasto sarà equivalente a quello del pasto, ma, in questo caso, il pH intragastrico sarà di molto superiore ad 1,5 per l’effetto tampone del pasto stesso.
Il pH intestinale
La scelta di pH 8,0 per simulare le condizioni ambientali intestinali non ha riscontro in fisiologia umana, tanto meno a livello duodenale-prima ansa digiunale, dove, come nella simulazione in vitro eseguita dagli Autori, i probiotici testati sono stati messi a contatto con sali biliari ed enzimi pancreatici.
Diversi studi hanno valutato il pH duodenale nell’uomo. In un primo studio il pH nei primi 10 cm del duodeno, dove entra la bile e il secreto pancreatico, varia da 2,0 a 5,0 a digiuno e da 1,7 a 4,3 nella terza ora postprandiale per raggiungere il valore di 5,0-6,0 alla giunzione duodeno digiunale (7).
Un secondo studio (8), che ha valutato il pH duodenale a digiuno, ha trovato valori oscillanti tra 6,9 e 7,5; un terzo studio (9) ha riscontrato valori di pH 6,3 a digiuno e 5,3 dopo pasto carneo.
A livello digiunale è stato riportato essere 5.97 +/- 0.07 in 15 soggetti di controllo sani (10) e valori analoghi 6.2 (±0.6) sono stati confermati in un altro studio (11).
Un terzo studio (12), che ha confermato in soggetti sani di controllo valori analoghi nel digiuno prossimale 5.6 ± 0.49, ha anche riportato i valori di pH del digiuno distale 6.2 ± 0.3, ileo prossimale 6.6 ± 0.3, ileo distale 6.8 ± 0.2 evidenziando che fino all’ileo terminale il pH del tenue non subisce variazioni significative e si trova ben al disotto del pH 8,0 utilizzato per valutare la sopravvivenza di probiotici in questo studio. Non esiste, quindi, alcuna evidenza che il pH dell’intestino tenue umano raggiunga e mantenga nel tempo il valore di 8,0.
Si dovrebbe anche considerare che i valori più elevati di pH nel tenue e poi nel colon vengono raggiunti in tratti intestinali dove non sono attivi né i sali biliari né gli enzimi pancreatici che erano invece aggiunti nel preparato a pH 8,0 utilizzato per testare la sopravvivenza dei probiotici.
Conclusioni
In definitiva, l’avere testato i probiotici in fluidi di simulazione gastrici e bilio-pancreatici a valori di pH non compatibili con quelli fisiologicamente presenti nell’organismo umano non consente di predire il comportamento di questi probiotici nel tratto gastroenterico dell’uomo.
Volendo quindi testare un probiotico in vitro le condizioni più vicine a quelle fisiologiche dovrebbero prevedere, considerando il valore medio di pH endoluminale e del tempo di residenza nei vari segmenti del tratto gastroenterico:
- per l’ambiente gastrico, un’esposizione del prodotto a un pH di 2,0-3,0 per un tempo di 10 minuti se assunto a digiuno e un pH di 4,0 se assunto ai pasti;
- per l’ambiente duodenale, un pH superiore a 4,0 per 5-10 minuti;
- per l’ambiente digiunale, un pH di 6,0 per un periodo di 30 minuti;
- per l’ambiente ileale, un pH 6,5-7,5 per periodi di 30-120 minuti.
Tuttavia, anche il più accurato studio che testi in vitro la capacità di sopravvivenza gastrointestinale di un probiotico non può pretendere di predire le ben più rilevanti funzioni per cui verrebbe utilizzato in vivo, ovvero di colonizzare, svolgere attività eubiotica e avere un effetto benefico sulla salute dell’uomo.
Per dimostrare queste funzioni sono necessarie dimostrazioni di recovery del prodotto vitale nelle feci, di analisi del microbiota e del relativo metaboloma e di studi clinici controllati che ne dimostrino l’efficacia e che solo pochi probiotici in Italia possono vantarsi di avere fatto.
Enrico Stefano Corazziari
Senior Consultant, Dipartimento di Gastroenterologia
Istituto Clinico Humanitas, Rozzano
