MICROBIOTA: COMPOSIZIONE, FUNZIONI E DOVE SI TROVA - BIOLOGIA - 2025

Il normale microbiota degli esseri umani è l'insieme dei microrganismi che abitano il corpo in modo standard, senza causare alcuna malattia. Oggi il termine flora batterica è considerato inappropriato.

Tassonomicamente, il microbiota è composto da organismi molto diversi, da batteri, archaea ed eucarioti ai virus. Le comunità microbiche variano in modo significativo nelle diverse aree del corpo. In altre parole, la composizione dei microbi nella bocca non corrisponde a quella che si trova nell'intestino.

Fonte: pixabay.com

Quando pensiamo ai batteri - e ai microrganismi in generale - tendiamo a evocare sentimenti peggiorativi sulla presenza di queste entità nel nostro corpo. Sebbene sia vero che vari batteri causano malattie gravi, generalizzare questa concezione non è corretto.

I microrganismi nel nostro corpo sono indispensabili e stabiliscono relazioni mutualistiche e commensali con il nostro organismo. Il nostro microbiota ha un impatto significativo sulla nostra fisiologia - sia direttamente che indirettamente -, contribuisce a una serie di funzioni metaboliche, ci protegge dagli agenti patogeni, educa il sistema immunitario, tra le altre funzioni.

Diversi fattori influenzano la composizione del microbiota umano. Tra i più importanti vi sono la dieta - sia nei neonati che negli adulti - la modalità di nascita, l'uso di antibiotici, alcune condizioni mediche, il genotipo dell'ospite, tra gli altri.

Attualmente esiste una serie di nuovi metodi molecolari che consentono di caratterizzare il microbiota utilizzando tecniche di sequenziamento rapide e avanzate. Il più utilizzato è il gene che codifica per l'RNA ribosomiale 16S e viene confrontato con un database.

Qual è il microbiota?

Il microbiota è definito come l'insieme di microrganismi presenti in un ambiente definito. In questo caso, i microrganismi associati al corpo umano. Il termine è stato proposto da Lederberg e McCray, che hanno sottolineato le conseguenze ei benefici di queste entità biologiche per la salute umana.

C'è un termine molto simile: il microbioma. In letteratura, microbioma e microbiota sono spesso concetti intercambiabili. Tuttavia, se vogliamo essere precisi, il microbioma è il catalogo dei microbi, insieme ai loro geni.

Un termine associato è "flora" batterica, microflora o flora intestinale. Entrambi sono stati utilizzati per diversi decenni e sono stati particolarmente rilevanti nella letteratura medica e scientifica.

Tuttavia, questo termine risalente al 1900 è inappropriato, poiché flora è un termine derivato dal fiore latino, associato alle piante che abitano una particolare regione. E poiché non si fa riferimento all'insieme di micro-piante che popolano il corpo umano, il termine deve essere abbandonato e sostituito da microbiota, o microbioma a seconda dei casi.

Composizione del microbiota normale

Numero

Il microbiota è costituito da più microrganismi che abitano il corpo di ogni persona. In termini numerici, ci sono tra 10 e 100 trilioni (superando il numero di cellule ospiti) di questi organismi simbiotici, che si trovano principalmente nel tratto gastrointestinale.

Fattori che influenzano la composizione del microbiota

Il microbiota inizia a formarsi dalla nascita del bambino, dove il suo corpo rappresenta un nuovo ambiente per la colonizzazione microbica. Questa colonizzazione dipende dalla modalità di nascita, cioè dal parto naturale o dal taglio cesareo (quest'ultimo influisce in modo significativo sul microbiota).

Man mano che il bambino cresce e si sviluppa, la diversità del microbiota aumenta in modo lineare, a seconda dei primi colonizzatori. Ciò cambierà a seconda di una vasta gamma di fattori, come l'allattamento al seno, il consumo di determinati alimenti, lo sviluppo di malattie, tra gli altri.

La ricerca attuale indica che la dieta è il fattore più importante che aiuta a determinare il tipo di microbiota che esisterà in ogni individuo.

Tassonomia

Tassonomicamente questi microrganismi appartengono ai tre domini della vita: eucarioti, batteri e archaea.

L'identità di questi organismi è ampiamente variabile tra gli individui, le regioni corporee dell'individuo e l'area geografica in cui vivono. Nella prossima sezione descriveremo più in dettaglio l'identità tassonomica del microbiota tipico di ciascuna regione del corpo.

Quindi siamo davvero umani?

Ora, conoscendo l'enorme diversità di organismi che popolano il nostro corpo, dobbiamo chiederci chi siamo e se possiamo davvero considerarci un individuo.

Una visione più appropriata è considerarci un superorganismo o olobionte, poiché siamo costituiti per il 90% da cellule microbiche e per il 99% da geni da microbi.

Dove si trova?

Il nostro corpo è un ricco assemblaggio di microrganismi, in cui ogni struttura fornisce una potenziale nicchia per il loro sviluppo. Queste relazioni mutualistiche sono solitamente site-specific, in cui un certo insieme di microrganismi forma colonie in specifiche regioni del corpo. Le regioni più importanti sono:

Microbiota intestinale

All'interno delle nicchie fornite dal corpo umano, non c'è dubbio che il più studiato - in termini di microbiota - sia il tratto gastrointestinale.

Migliaia di specie si trovano nell'intestino di un individuo adulto, dominate dai phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria e Verrucomicrobia.

Questa colonizzazione varia in tutto il tratto digestivo. Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae ed Enterobacteriaceae predominano nell'intestino tenue, ricchi dei generi Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

Nel colon gli abitanti più comuni sono Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae e Ruminococcaceae.

Questa differenza nella famiglia dei batteri in tutto l'intestino riflette le differenze fisiologiche che esistono in tutto l'intestino.

Nell'intestino tenue la crescita batterica è limitata dalla concentrazione di ossigeno, dalla presenza di peptidi antimicrobici e dai valori di pH, mentre nel colon la carica batterica è maggiore.

Inoltre, vi è una restrizione batterica nell'intestino tenue per evitare la competizione per l'assorbimento dei nutrienti tra i microrganismi e l'ospite.

Nelle feci i principali rilevati appartengono al dominio del batterio, sebbene siano presenti anche rappresentanti di archaea (ordine Methanobacteriales) ed eucarioti (ordine Saccharomycetales).

Microbiota orale

La cavità orale e le estensioni contigue rappresentano regioni di alloggiamento adatte per alcuni tipi di microrganismi, inclusa la superficie del dente, la superficie della lingua e altre strutture cheratinizzate e non cheratinizzate.

Una componente fondamentale del cavo orale è la saliva. In un millilitro di questo fluido possiamo trovare fino a 100 milioni di cellule batteriche. Di queste, sono state identificate circa 300 specie, mentre ad altre 360 ​​non è stata assegnata una specifica identità tassonomica.

Il phylum che domina la cavità orale è Firmicutes, seguito da Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes e Fusobacteria.

Per quanto riguarda la diversità degli archaea, il genere Methanobrevibacter è stato isolato in più occasioni dalla cavità orale.

Gli studi rivelano che la presenza di archei è correlata allo sviluppo di malattie parodontali. Pertanto, il ruolo di questi organismi nello stabilire relazioni commensali con gli ospiti non è ancora chiaro.

Il fungo dominante nella cavità orale appartiene al genere Candida. Come le specie archeologiche, sono state correlate allo sviluppo di molteplici malattie. Altri generi comuni nella cavità sono: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus e Fusarium.

Infine, i virus più comuni nella bocca sono gli herpesvirus. Si stima che il 90% della popolazione li possieda.

Microbiota urogenitale

Tratto urogenitale femminile

I microbi che vivono all'interno della vagina si trovano in una fine ed equilibrata associazione di tipo mutualistico, proteggendo il loro ospite e scambiandosi nutrienti, in cambio di un ambiente anossico adatto alla loro crescita.

Nelle donne in età riproduttiva, la vagina contiene quantità significative di acido lattico e altre sostanze antimicrobiche, che limitano la crescita del microbiota. Questo ambiente è mantenuto grazie alla presenza di batteri produttori di acido lattico, in particolare Lactobacillus spp.

Infatti, i batteri appartenenti a questo genere sono stati considerati dal 1892 abitanti indispensabili per la salute vaginale.

Oltre al Lactobacillus, la vagina è caratterizzata dalla presenza di microrganismi dei generi: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobandida e il fungo.

Man mano che le donne invecchiano e i livelli ormonali oscillano, il microbiota viene modificato.

Tratto urogenitale maschile

Rispetto al tratto urogenitale femminile, il microbiota maschile è stato poco studiato e non è conosciuto in modo così dettagliato.

Alcuni dei generi che sono stati segnalati nel pene includono Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Tra gli altri.

Microbiota dei polmoni

I polmoni sono stati organi di grande interesse per lo studio del loro microbiota. Tuttavia, ci sono studi molto limitati sull'argomento, insieme alla difficoltà nel prelevare campioni. Sebbene in precedenza fossero considerate aree sterili, oggi questa visione è stata modificata.

È stata riscontrata la presenza dei generi Streptococcus e in alcuni campioni Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella e Fusobacterium.

Microbiota della pelle

Il più grande organo degli esseri umani è la pelle, che è ricoperta da una grande diversità di microrganismi e viene colonizzata da questi dal momento della nascita.

Sono stati identificati circa 200 generi batterici considerati residenti della pelle. La maggior parte di queste specie appartiene a tre phyla, vale a dire: Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria.

La composizione del microbiota cutaneo è strettamente legata al tipo di pelle, alle abitudini e alla genetica dell'ospite, rendendola estremamente variabile.

La maggior parte dei microbi si nutre delle secrezioni cutanee, quindi formano relazioni molto strette.

Caratteristiche

Digestione e produzione di vitamine

Il microbiota svolge una serie di funzioni nel corpo umano, evidenziando il suo ruolo nel migliorare la digestione.

I batteri che vivono all'estremità del colon sono legati alla scissione dei polisaccaridi che non possono essere metabolizzati in modo efficiente nell'intestino tenue, il che aumenta l'assorbimento dei nutrienti.

È stato anche dimostrato che diversi batteri sono in grado di produrre vitamine essenziali che verranno assorbite dall'ospite. Un esempio di questo è uno degli organismi più noti agli scienziati: E. coli.

Concorrenza e protezione dagli agenti patogeni

La competizione è definita come un'interazione antagonistica che coinvolge due o più specie in competizione per una risorsa comune.

Lo spettro di microrganismi innocui che ospitiamo nel nostro corpo è in costante competizione con gli agenti patogeni e nella maggior parte dei casi riescono a sostituirli, grazie a quello che in ecologia è noto come il principio dell'esclusione competitiva.

Si ritiene che stabiliscano la prima linea di difesa contro l'infezione da questi potenziali patogeni.

Come viene studiato il microbiota?

Lo studio del microbiota risale ai tempi di Antonie van Leewenhoek, all'inizio del 1680. Questo ricercatore ha studiato in modo comparativo i diversi microrganismi che abitavano l'area orale e nelle feci, rilevando differenze significative in entrambe le aree.

Le differenze andavano oltre la regione del corpo, poiché questo ricercatore includeva anche confronti tra individui sani e malati nel suo disegno sperimentale. In questo modo è riuscito a dimostrare l'importanza dei microrganismi per la salute umana.

Storicamente, lo studio del microbiota ha comportato l'investimento di tempo ed energia nella generazione di più colture.

Allo stato attuale, questa metodologia è stata sostituita da un approccio molecolare che permette di analizzare le sequenze genetiche dei microrganismi (generalmente il marker molecolare utilizzato è il gene per l'RNA ribosomiale 16S e 18S).

Analizzando queste sequenze, il taxon (eucarioti, batteri o archaea) può essere assegnato a diversi livelli tassonomici, fino a raggiungere la specie.

Il termine metagenomica era originariamente utilizzato per la caratterizzazione del DNA totale, e oggi è usato più precisamente per riferirsi allo studio di marcatori genetici, come il gene del DNA ribosomiale 16S.

Cosa succede quando si verificano squilibri nel microbiota?

Sebbene non esista un quadro chiaro e preciso di tutti gli organismi che popolano il corpo umano, è noto che il cambiamento nella loro abbondanza e composizione influisce sulla salute, dai disturbi della digestione allo sviluppo di comportamenti ansiosi.

Attualmente, i trattamenti mirati al ristabilimento del microbiota sano sono gestiti in pazienti che soffrono di alcuni disturbi.

Riferimenti

1. Donaldson, GP, Lee, SM e Mazmanian, SK (2016). Biogeografia intestinale del microbiota batterico. Recensioni sulla natura. Microbiologia, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G. e Huttenhower, C. (2016). Il microbioma umano sano. Medicina del genoma, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (a cura di). (2014). Il microbiota e il microbioma umani. CABI.
4. Marchesi, JR e Ravel, J. (2015). Il vocabolario della ricerca sul microbioma: una proposta. Microbioma, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ e Lu, TK (2016). Terapia del microbioma - Progressi e sfide. Revisioni avanzate della consegna dei farmaci, 105 (Pt A), 44-54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M. e Eggersdorfer, M. (2018). Il ruolo del microbioma per la salute umana: dalla scienza di base alle applicazioni cliniche. Rivista europea di nutrizione, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursby, E., & Juge, N. (2017). Introduzione al microbiota intestinale umano. The Biochemical Journal, 474 (11), 1823-1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW e Knight, R. (2012). Definizione del microbioma umano. Recensioni nutrizionali, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.