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Microbioma umano


“Microbioma umano” è un neologismo da poco entrato nei grandi circuiti mediatici. Esso fa riferimento ad una entità che accompagna l'umanità fin dalle sue più remote origini ma che solo da alcuni anni si è iniziato a studiare sistematicamente. Con risultati che stanno rapidamente modificando l'orizzonte concettuale dell'intera medicina e mettendo radicalmente in discussione alcune delle opinioni e delle e pratiche cliniche più consolidate.

 

Col termine Microbiota si intende l’insieme di tutti i microrganismi (il Microbiota) presenti all'interno di un determinato organismo. Col termine Microbioma si intende il patrimonio genetico (genoma) complessivo di queste popolazioni microbiche e le sue interazioni con l’organismo ospite.

 

Ma andiamo con ordine. La storia della scoperta del microbioma umano inizia tra il 2005 e il 2006 all'Institute for Genomic Research di Rockville, nel Maryland, Stati Uniti.

 

E' qui che Steven R. Gill e i suoi colleghi riescono per la prima volta - grazie ad una serie di finanziamenti messi loro a disposizione da alcuni organismi militari - a sequenziare il genoma dei batteri contenuti nell'intestino di due individui.

 

Dopo aver analizzato milioni di coppie di basi provenienti da catene di RNA batterico, ottenute grazie a migliaia di reazioni chimiche necessarie per separare ed aprire le catene degli acidi nucleici, i dieci ricercatori che firmarono lo studio destinato a inaugurare il secolo della meta-genomica non avevano che un'immagine sfocata del microbiota intestinale ma, ciò nonostante, dal punto di vista scientifico, avevano scoperto una miniera d'oro; qualcosa che avrebbe cambiato per sempre la nostra visione della medicina. La ricerca condotta da Gill e colleghi dimostrò infatti per la prima volta l'esistenza di un legame che collegava dieta, stile di vita, età e provenienza geografica con il tipo di batteri che risiedevano nell'intestino di soggetti sani. [Gill, Steven R et al. 2006]

 

Concludendo l'articolo i ricercatori si auguravano che esso potesse dare impulso a nuovi studi finalizzati a comprendere meglio gli effetti dell'età e della dieta e di specifiche condizioni patologiche sul microbioma umano. E postulavano l'ipotesi che un sequenziamento periodico del microbiota intestinale avrebbe potuto in futuro permettere di comprendere meglio gli effetti dei cambiamenti ambientali sulla microevoluzione dei nostri simbionti e sugli effetti a cascata che tali modifiche avevano sulla salute dell'uomo.

 

Negli anni che seguirono (dal 2007 al 2011), un progetto governativo finanziato dal governo statunitense con circa 173 milioni di dollari (lo Human Microbiome Project) avrebbe sequenziato il microbiota di altri 250 volontari giungendo ad ampliare incredibilmente i confini di ciò che oggi consideriamo il corpo umano. Gli obiettivi della prima fase di quel progetto consistevano nel: 

  • creare un database di riferimento delle sequenze genomiche microbiche
  • chiarire i legami esistenti tra microbioma e stato di salute/malattia
  • sviluppare nuove tecnologie e nuovi strumenti per l'analisi dei risultati ottenuti

 

Una serie di obiettivi apparentemente molto ambiziosi. Eppure in soli cinque anni essi vennero quasi completamente raggiunti.

 

Dopo la conclusione della prima fase del progetto, nel 2012 è partita la fase successiva dello Human Microbiome Project con lo scopo di approfondire ulteriormente i legami tra microbioma, stato di salute e stato di malattia, con particolare attenzione alle modifiche del microbioma in corso di: 

  • gravidanza
  • malattie infiammatorie intestinali dello stato di salute a lungo termine (grazie a studi longitudinali di popolazione)

 

utti questi studi, ci hanno dimostrato in maniera incontestabile che nel nostro corpo non viviamo da soli, ma in condivisione con una moltitudine di ospiti. Ovvero che noi esseri umani siamo come un vascello che trasporta una ciurma di batteri che vivono stabilmente in simbiosi con noi ed il cui numero e la cui varietà si modificano sulla base di una serie di fattori che sono strettamente legati alle nostre abitudini.

 

Questi batteri non si limitano a viaggiare gratis, a nutrirsi a nostre spese, e a farci ammalare di quando in quando, ma ci forniscono un genoma ricchissimo da cui prendiamo a prestito una gran quantità di geni, che ci sono necessari per sopravvivere e adattarci ad un mondo in continuo cambiamento. Questo genoma, che costituisce in pratica il nostro secondo corredo genetico, viene definito appunto microbioma umano.

 

Sebbene gli articoli scientifici sul microbioma umano siano andati moltiplicandosi anno dopo anno, se cercate informazioni su questo argomento in lingua italiana ne rimarrete delusi, perché ben poco è stato scritto a questo proposito da e per gli Italiani, e questo è anche il motivo per cui la maggior parte dei riferimenti bibliografici che troverete è scritta in lingua inglese.

 

La risposta è presto data: mentre soltanto dieci anni or sono l’analisi del genoma dei microrganismi era riservata a pochi centri di ricerca internazionali e il suo costo era decisamente proibitivo, già oggi il prezzo di un sequenziamento di microbiota intestinale è sceso a circa ottanta euro e, con l’aumentare dei volumi, è facile prevederne una ulteriore sensibile diminuzione. Inoltre grazie al miglioramento degli algoritmi di analisi biostatistica e all'aumento della potenza di calcolo dei moderni computer i risultati di questo tipo di test stanno diventando sempre più facilmente interpretabili. Non è difficile pertanto immaginare che da qui a un paio d'anni i sequenziamenti microbici intestinali saranno divenuti esami clinici di routine, eseguibili nella maggior parte degli ospedali regionali italiani. Esami di cui sarà opportuno saper riconoscere indicazioni e limiti ed i cui risultati bisognerà imparare ad interpretare. Inoltre, come vedrete nei capitoli che seguiranno la scoperta del microbioma umano è destinata a influire in maniera significativa su molte aree della medicina.

 

Nei capitoli che seguono ho cercato di raccogliere una review il più precisa e aggiornata possibile sullo stato dell'arte di questo affascinante filone di ricerca che mi ha coinvolto sia come ricercatore presso l'Università Politecnica delle Marche che come co-fondatore del Progetto Microbioma Italiano.

 

La distruzione indiscriminata dei microbi, e con essi del loro patrimonio genetico (il microbioma, appunto), associata all'alterazione delle abitudini dietetiche e dello stile di vita, ha portato con sé una serie di effetti collaterali dei quali la maggior parte delle persone - e purtroppo anche gran parte dei medici - è tuttora all'oscuro e ha contribuito in questo modo all'aumentata prevalenza di alcune tra le più diffuse malattie del secolo.

 

L'alterazione del microbioma umano si associa con l'aumentata incidenza di molte malattie autoimmuni, di malattie infiammatorie intestinali, di malattie metaboliche, di diabete e obesità, di malattie cardiovascolari, di disturbi d'ansia, di alcuni tumori dell'apparato gastrointestinale e molto altro ancora.

 

Il mantenimento di un microbioma equilibrato, che dipende dal fatto di possedere una stabile varietà (vedremo in seguito il significato di queste due parole) di specie batteriche all'interno del nostro corpo (il microbiota), garantisce un metabolismo sano e può addirittura contrastare alcune predisposizioni patologiche derivanti da anomalie della genetica umana.

 

Viceversa un microbioma poco stabile e poco variato è tipico dei neonati, dei soggetti affetti da malattie infiammatorie di natura auto-immune, dei pazienti che hanno subito numerosi cicli di terapie antibiotiche, degli anziani ricoverati nelle strutture di lingodegenza e più in generale si associa solitamente a uno stato di salute cagionevole e ad una peggiore qualità della vita.

 

Ma quanti sono i batteri che portiamo in giro con noi ogni giorno? Se andassimo a eseguire un conteggio dei diversi tipi di cellule di cui è composto il corpo umano, scopriremmo che, a fronte di circa 10 trilioni di cellule umane, esso contiene circa 100 trilioni di cellule batteriche, in gran parte localizzate nel tubo digerente.

 

In pratica – da un punto di vista strettamente numerico - i batteri ci surclassano di circa dieci a uno. E questi batteri, per quanto piccoli, hanno anche un peso non indifferente. In un individuo adulto di circa 70 kg. il peso totale dei batteri che vivono in simbiosi con il suo organismo ammonta a circa 1,6 kg. Un peso questo che è di poco superiore al peso del suo cervello e di poco inferiore a quello del suo fegato.

 

Se infine consideriamo l'apporto fornito da questi microbi alla genetica totale dell'uomo, scopriamo che esso è ancora più vasto rispetto alle semplici proporzioni numeriche. In un corpo umano circa il 99% della componente genetica è infatti di origine batterica. Certo, le cellule umane contengono molti più geni delle cellule batteriche, ma in termini di quantità di patrimonio genetico effettivamente disponibile i geni di provenienza umana non sono nemmeno lontanamente confrontabili con quelli apportati dai batteri.