Come e perché i nostri corpi muoiono di fame i batteri intestinali
I batteri hanno un apporto illimitato di nutrienti nell'intestino? In passato, gli scienziati tendevano a credere che l'intestino fosse una specie di paradiso per questi microrganismi; ma, a quanto pare, tale presupposto non è corretto, il che è una buona notizia per noi.
Secondo una recente ricerca, il nostro corpo potrebbe ospitare più batteri di quanto avremmo potuto immaginare.
In effetti, almeno la metà delle cellule del corpo sono microbiche e un numero significativo di queste popola il nostro intestino.
Abbiamo una relazione simbiotica con i nostri batteri. Questi microrganismi hanno una forte influenza sullo stato della nostra salute generale, sia fisica che mentale.
Tuttavia, i batteri dipendono anche dal nostro corpo per nutrirsi, vivere e crescere, e si scopre che i nostri corpi sono piuttosto abili nel tenere sotto controllo questi microrganismi.
Come avviene questo? Controllando il numero di nutrienti a cui i microbi sono in grado di accedere. Questo è ciò che ha scoperto un nuovo studio condotto da scienziati della Duke University School of Medicine di Durham, NC.
“Sembra che ci sia un ordine gerarchico naturale per i batteri e per noi. In un certo senso non è sorprendente che noi, l'ospite, dovremmo tenere più carte ", afferma il coautore dello studio Lawrence A. David, Ph.D.
Ciò contraddice le idee precedenti sul microbioma intestinale umano, che lo vedono come un ambiente "dove c'è cibo in abbondanza e risorse inondate, come la fabbrica di cioccolato di Willy Wonka", come dice David.
David e colleghi riportano i loro risultati nel documento di studio che appare sulla rivista Nature Microbiology.
Il vantaggio dell'intestino sui batteri
La premessa per questo studio è nata da Aspen Reese, che ora ha sede presso l'Università di Harvard a Cambridge, MA, mentre era iscritta come dottorato di ricerca. candidato alla Duke University.
Grazie al suo background in ecologia, Reece ha pensato ai batteri intestinali nel contesto della competizione naturale per le risorse. In quasi tutti gli ecosistemi, ha considerato, gli abitanti tendono a competere per le risorse limitate.
Quindi, si è chiesta se potrebbe essere lo stesso per gli abitanti dell'intestino microbico. I batteri nei corpi idrici, ha ulteriormente ragionato, sono limitati dall'accesso limitato a sostanze nutritive come l'azoto o il fosforo. L'azoto potrebbe essere disponibile anche in quantità limitate nell'intestino?
Per trovare la risposta a questa domanda, Reese e colleghi hanno studiato campioni di feci che hanno raccolto da numerosi animali e umani. Hanno studiato le feci di zebre, giraffe, elefanti, pecore e cavalli, solo per citarne alcuni. I campioni di feci umane provenivano da volontari con sede nella Carolina del Nord.
I risultati dell'analisi di Reese e colleghi hanno rivelato che i batteri sono tenuti al guinzaglio nell'intestino umano: hanno accesso a circa 1 atomo di azoto ogni 10 atomi di carbonio. Questo è molto meno di quello che ottengono i microbi a vita libera: 1 atomo di azoto ogni 4 atomi di carbonio, in media.
Per confermare che i livelli limitati di azoto nell'ambiente, in effetti, controllavano la "libertà" dei batteri, i ricercatori hanno condotto un esperimento sui topi. Hanno nutrito i topi con cibo ad alto contenuto di proteine, poiché questi hanno alti livelli di azoto.
Più proteine i ricercatori hanno dato ai topi, più è aumentato il numero di batteri intestinali. Inoltre, quando Reese ha iniettato azoto agli animali, ha notato che parte dell'azoto raggiungeva i batteri intestinali.
Questo, spiega, suggerisce che un mammifero ospite è in grado di secernere azoto attraverso le cellule che rivestono il suo intestino per nutrire i batteri.
"I nostri risultati", dice David, "supportano l'idea che abbiamo sviluppato un modo per tenere i nostri batteri al guinzaglio lasciandoli affamati di azoto".
Trovare un delicato equilibrio
David spiega che questo “spiega anche perché la dieta occidentale potrebbe essere dannosa per noi. Quando le persone mangiano troppe proteine, inonda la capacità dell'ospite di assorbire quell'azoto nell'intestino tenue, e una parte maggiore finisce per raggiungere l'intestino crasso, eliminando la nostra capacità di controllare le nostre comunità microbiche ".
"Potrebbe essere più facile", dice Reese, "immaginare che l'intestino sia meno 'rosso nei denti e negli artigli' rispetto ad altre parti della natura, perché il microbiota può essere così benefico per gli esseri umani", commentando l'idea precedente suggerendo che il l'intestino è un paradiso per i batteri.
"Ma i batteri sono organismi individuali, che cercano solo di cavarsela - e c'è solo così tanto cibo in giro", osserva.
Gli scienziati, tuttavia, hanno anche approfondito i pericoli del tentativo di controllare i batteri combattendoli con antibiotici. Per fare ciò, hanno nuovamente condotto un esperimento sui topi, i cui risultati hanno pubblicato sulla rivista eLife all'inizio di quest'anno.
Come parte di quello studio, gli scienziati hanno somministrato antibiotici a 10 topi per un periodo di 5 giorni e hanno raccolto campioni di feci - che hanno analizzato - su base giornaliera dagli animali.
Questo esperimento ha dimostrato che, in assenza di batteri che li "mangiano", sostanze come nitrati o solfati si accumulano eccessivamente nell'intestino.
Quando hanno smesso di nutrire i topi con antibiotici, il loro intestino ha ristabilito l'equilibrio microbico; anche se, spiega Reese, "non abbiamo davvero un'idea di quale sia il numero" giusto "di batteri da avere nell'intestino".
"Certamente zero è troppo poco, ed essere pieni di soli batteri sarebbe troppi", prosegue. Inoltre, mentre i topi possono essere in grado di riprendersi abbastanza facilmente anche dopo un'esposizione aggressiva a farmaci che puliscono i batteri, non è lo stesso per gli esseri umani, spiega David.
L'importanza della concorrenza
Questo perché, in parte, i roditori riacquistano determinati batteri mangiandosi a vicenda le feci. David osserva: "Le persone probabilmente non vorranno farlo".
Quando il microbioma di una persona è destabilizzato, ciò può effettivamente consentire agli agenti patogeni di prendere piede più facilmente, avvertono i ricercatori.
“Normalmente, gli agenti patogeni avranno difficoltà a colonizzare l'intestino. Ci sono trilioni di altri batteri che devono sconfiggere per sopravvivere. Ma se improvvisamente eliminiamo la competizione microbica per le risorse, perdiamo il controllo e i batteri cattivi che causano malattie sgradevoli [...] hanno un percorso più chiaro ".
Lawrence A David, Ph.D.
Potrebbe esserci un modo per aiutare a mantenere il delicato equilibrio batterico, notano gli autori. Attualmente, il team sta esaminando come la dieta, in particolare la presenza di prebiotici e probiotici, possa contribuire alla salute dell'intestino.
"Nel corso della storia evolutiva, i nostri corpi hanno avuto la possibilità di capire tutto questo e costruire sistemi per tenere sotto controllo il microbiota", dice Reese.
"Ma come ricercatori che vivono nell'era moderna, penso che stiamo ancora cercando di capire quale sia il giusto valore intermedio e come mantenerci lì", aggiunge.
