Effetti dell’alimentazione e delle tecniche di cottura sul microbiota intestinale umano

Con il termine microbiota umano si indica l’insieme dei microrganismi simbiotici (batteri, virus e funghi), che vivono nei vari distretti dell’organismo umano (pelle, cavità orale, genitali e colon), mentre con il termine microbioma si intende il loro genoma. La sola popolazione intestinale è costituita principalmente da oltre 4000 specie batteriche diverse, arrivando a circa 1014 cellule microbiche, con una  densità maggiore nella porzione distale del colon,  rappresentato maggiormente da batteri anaerobi  e dei  50 phyla descritti, solo quattro sono quelli predominanti per il 90%, i Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria.

Il microbiota non è stabile nel corso della vita, ma subisce dei cambiamenti legati alle diverse età, allo stile di vita (alimentazione sbilanciata, alcool, stress), alle infezioni patogene,alla localizzazione geografica, ai familiari con cui si verrà in contatto, oltre all’assetto genetico individuale. L’intestino del  feto fino alla  nascita è sterile, la prima forma di contaminazione si ha con il parto e la  modalità,naturale o il  cesareo, influenza la composizione del microbiota, come anche il tipo di allattamento (al seno, o artificiale), lo svezzamento;una volta raggiunto  i due anni, esso subisce   diverse  trasformazioni , che lo portano ad assomigliare a quello di un adulto, che è considerato stabile  prima di subire un ulteriore cambiamento finale durante la terza età. Il microbiota assolve a numerose funzioni fisiologiche:

  • il “crowiding out” e adesione alla mucosa ed inibendo il  contatto con i batteri patogeni.
  • La funzione di barriera intestinale: fondamentale l’integrità dell’epitelio intestinale , tramite le tight junction, che si oppongono fisicamente al passaggio dei patogeni, aiutate  dal layer mucoso, modulato da enzimi e da proteasi del microbiota intestinale.
  • immunostimolazione  ed immunotolleranza: il microbiota modula le IgA, che vengono innescate quando i patogeni sfuggono alla prima linea difensiva ,raggiungendo la lamina propria intestinale,   con  la secrezione di IgG e l’attivazione del complemento. Nell’intestino arrivano  numerosi antigeni e per questo motivo  si è sviluppato il meccanismo della tolleranza orale indotta per evitare l’ipersensibilità nei confronti di sostanze innocue, alimenti e flora intestinale.
  • Produzione di sostanze antimicrobiche: numerosi trasportatori di amminoacidi delle pareti batteriche permettono l’entrata facilitata degli amminoacidi dal lume intestinale all’interno dei batteri, dove vengono trasformati in batteriocine, peptidi antimicrobici,acidoline,batteriocidine,  lattocidine, perossido di idrogeno.
  • sintesi di vitamine: coinvolte nei diversi pathways metabolici, come le vitamine B5, B12, B3, la biotina, i tetraidrofolati, la K.
  • metabolismo e assorbimento dei nutrienti:questa  capacità si esplica con la produzione di un grande numero di metaboliti, come acidi grassi a catena corta (SCFAs), idrogeno, metano, anidride carbonica, etanolo, succinato, ottenuti tramite la fermentazione anaerobica  batterica, del materiale non digerito, proveniente dall’intestino tenue, contenente amido resistente, fibre alimentari, zuccheri semplici, alcoli, proteine non digerite e substrati endogeni (cellule epiteliali di sfaldamento,muco, enzimi intestinali).   

Dalla fermentazione anaerobica dei carboidrati si ottengono in misura minore idrogeno, etanolo, succinato e il 90-95 %  di  SCFAs, come butirrato, propionato, e acetato, con proprietà bioattive , che vengono assorbiti  dagli enterociti del colon. Il microbiota, inoltre  è implicato:

  • nel  metabolismo proteico, tramite efficienti  meccanismi, che vedono coinvolti sia  le  proteinasi batteriche ,che umane.
  • Nel metabolismo lipidico: i  Firmicutes possono inibire  l’attività delle lipasi lipoproteiche negli adipociti, causando in questo modo un accumulo energetico e di grassi con conseguente  aumento di lavoro per il microbiota stesso.
  • Nel metabolismo minerale :dove  è in grado di influenzare la concentrazione di alcuni Sali minerali (il ferro,calcio e il magnesio).

L’alimentazione, è uno dei fattori ambientali che influisce sulla  composizione  del microbiota intestinale in tutte le diverse fasi della vita, che a sua volta influenza l’attività biologica e la biodisponibilità di altri componenti alimentari.

Un’ alimentazione ricca in proteine e povera in carboidrati favorisce un microbiota potenzialmente patogeno e  pro- infiammatorio, con una diminuzione nella produzione degli SCFAs ed un aumento di ammoniaca, acido solforico e fenoli,causando infiammazione e  compromettendo l’integrità della mucosa;mentre, un’ alimentazione ricca in grassi determinerà  livelli più alti della bile nel colon ed alcuni membri  del microbiota possono trasformare  gli acidi biliari,  in acidi biliari secondari , che sono coinvolti nei  processi di carcinogenesi del colon-retto,  di apoptosi,  di induzione del danno al DNA e di  proliferazione cellulare.

Alcuni microbi possono convertire la colina e la carnitina, presente in alimenti  di origine animale (uova, pollame, carne), in metaboliti  dannosi come la trimetil -ammina (TMA), che una volta assorbita viene ossidata a ossido di trimetil-ammina (TMAO) nel fegato,associata al rischio cardiovascolare .

Dal  punto di vista nutrizionale, i galacto-oligosaccaridi (GOS), polisaccaridi non digeribili derivati del lattosio, contenuti nel latte umano, e l’inulina  e i suoi derivati  di idrolisi (frutto oligosaccaridi, FOS), presenti naturalmente in  alimenti vegetali (cipolle, grano, asparagi, porri, aglio, carciofi, fagioli, cicoria, banane, etc),hanno effetti positivi sulla crescita  di batteri benefici con aumento della produzione di SCFAs e sulla salute umana.

L’assunzione di  flavonoidi, di  componenti fenolici che sono scarsamente assorbiti  a livello dell’intestino tenue ,   diventando   disponibili in notevole quantità nel colon ,esercitando  attività antimicrobica/batteriostatica , inibendo selettivamente la crescita dei patogeni e stimolando quella  dei commensali, in particolare i composti fenolici del thè verde (epicatechine, acido gallico 3-O-metile, acido gallico, catechine) e il resveratrolo presente nell’uva. Inoltre il microbiota  può convertire gli isoflavoni (presenti nella soia), ellagitannini (contenuti nel melograno, nelle fragole, nei lamponi, nelle  noci, nei pistacchi, negli anacardi), e lignani (presenti nei broccoli nelle  carote, nelle fragole, nei cavoli, nei frutti di bosco, nei cereali come la segale), rispettivamente in equolo, , urolitina ed enterolignani, che sono noti per avere effetti antinfiammatori ed antiproliferativi.

Per quanto riguarda i PUFAs (acido linoleico, gamma-linolenico, arachidonico, acido docosaesaenoico ),   studi in vitro,  hanno dimostrato  risultati  prebiotici diversi, in base al ceppo batterico e alla loro concentrazione.

Recenti studi hanno dimostrato l’influenza sul microbiota  delle  modalità  di cottura applicate agli alimenti, in particolare quello effettuato  su cibi  rappresentanti i  5 gruppi  alimentari (carne,verdura,frutta, cereali,legumi ),  evidenziando   effetti diversi in base alle tecniche  applicate  (frittura, grigliatura, bollitura, tostatura, arrosto ),paragonato  alle forme crude, sia sulla composizione del  microbiota, che sulla quantità  e tipologia di  SCFAs prodotti.  La reazione presa in considerazione è quella di Maillard, che si ha tra gli zuccheri e le proteine durante la cottura , con formazione di prodotti iniziali ed intermedi rappresentati rispettivamente  dalla fruttosil- lisina, dalla  furosina,e  dal  HMF (5-idrossimetil furfurale), che si formano   maggiormente  con tecniche di cottura che avvengono a temperature alte (oltre i  140 °C) come nella frittura, nella grigliatura  e nella tostatura e in quantità minore nel corso della bollitura. Il suo prodotto finale sono le melanoidine, responsabili dell’aroma e del colore caratteristico degli alimenti, che sfuggono alla digestione e all’assorbimento, raggiungendo l’intestino crasso , si comportano come le fibre alimentari,   diventando il substrato fermentativo  per i bifidobatteri  del microbiota ed  influenzando la crescita di batteri benefici; mentre la  la fruttosil-lisina viene convertita  in butirrato ad opera di Intestimonas AF211, appartenente al phylum  dei  Firmicutes .

Sono tuttora  in corso ulteriori studi per chiarire l’effetto  dell’influenza dei  metodi di cottura alimentare  sulla composizione del microbiota.

Bibliografia  e sitografia

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