La superficie di scambio polmonare è meno di 200 m2 calcolando tutti gli anfratti degli alveoli.
Mentre la superficie di assorbimento del tratto gastro intestinale è superiore a 800 m2. Praticamente come un campo da calcio!
I tempi di svuotamento dell’esofago sono di circa 10 secondi mentre lo stomaco impiega oltre 3 ore, l’intestino tenue 7 ore, il colon circa 30 ore e infine il retto anche oltre 30 ore.
Il tratto gastrointestinale è il più esteso fronte immunitario dell’organismo ed è sottoposto al continuo attacco antigenico degli alimenti ingeriti.
La superficie interna del tratto intestinale è rivestita da una mucosa formata da cellule epiteliali.
L’epitelio intestinale è rivestito da un gel mucoso di cui si possono riconoscere:
1. Strato interno: formato da un gel idrosolubile a diretto contatto con le cellule dell’epitelio intestinale.
2. Strato esterno: più vischioso, sovrapposto a quello interno, contaminato da batteri ed altre sostanze. Il suo spessore è variabile nelle diverse parti dell’intestino.
IL MUCO DEL TRATTO GASTROINTESTINALE
Il muco è formato in continuazione dalle cellule globose per proteggere l’epitelio ed è costituito da polimeri di mucina (lunghe catene peptidiche glicosilate).
Nell’uomo la glicosilazione che forma il muco gastrointestinale avviene con 21 tipi diversi di oligosaccaridi, che interagiscono poi tra di loro determinando la formazione di un gel.
Questi carboidrati che si trovano sulla superficie mucosa sono i nutrienti della microflora e secondo il tipo di carboidrati presenti, il muco avrà una diversa attività antigenica.
La grande varietà dei carboidrati del muco è specifica per ciascuno di noi, rimane costante nel tempo, è geneticamente controllata e determina la nostra resistenza alle infezioni.
IL GALT: Il Sistema Immunitario Intestinale
Il GALT (Gut-Associated Lymphoid Tissue) è formato dalle placche del Peyer e da follicoli linfoidi isolati (ILFs). Entrambe sono composte da cellule M, cellule dendritiche (DCs) e cellule B. La lamina propria contiene un gran numero di IgA, plasmacellule, cellule B e T, macrofagi, cellule dendritiche (DCs) e cellule stromali (SCs).
La popolazione microbica intestinale (MICROBIOTA) costituisce l’ecosistema più concentrato a tutt’oggi noto.
E’ stato calcolato che le cellule batteriche contenute nell’intestino di un individuo sono circa 10 volte il numero totale di cellule del corpo ma concentrate in una massa di poco superiore al chilo di peso.
Questa complessa popolazione dell’ordine di grandezza di 100.000 bilioni di batteri totali (1014), è riferibile ad un numero relativamente limitato di specie attualmente calcolato intorno alle 900 e, se ben bilanciata, contribuisce in modo sostanziale allo stato di salute dell’ospite.
Ogni porzione del tratto gastrointestinale è colonizzata da una microflora specifica, la cui composizione è il risultato dell’adattamento alle condizioni ambientali locali e delle interazioni di tipo commensalistico o parassitico che si stabiliscono sia tra i componenti della comunità microbica stessa, sia tra questa e l’organismo ospite.
Fattori che definiscono la composizione e la concentrazione microbica nelle specifiche porzioni del tratto gastrointestinale sono:
- pH
- presenza di enzimi gastrici,
- sali biliari,
- velocità del transito peristaltico, potenziale redox,
- concentrazione di nutrienti e di ossigeno disciolto
La quantità e la complessità dei batteri che costituiscono il microbiota aumentano progressivamente nella parte distale del piccolo intestino e nel colon:
- stomaco: ~102 cfu/g
- piccolo intestino 104–108 cfu/g
- colon: 1011-1012 cfu/g
Nel tenue la colonizzazione batterica è soppressa dalla velocità del transito intestinale e dalla presenza di sostanze antibatteriche come enzimi e sali biliari.
Il colon, dove si contano fino a 1012 cellule per grammo di contenuto intestinale, è invece sede della maggiore concentrazione microbica.
{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=8yfnGWXlF0A{/youtube}
La maggior parte delle specie del microbiota del colon è costituita da batteri non coltivabili in laboratorio, per questo motivo molti microorganismi non sono stati ancora isolati, inoltre la crescita di molti batteri dipende obbligatoriamente dalla presenza di altri. 
Le informazioni riguardanti la composizione della microflora intestinale sono comunque accessibili grazie alle tecniche di filogenetica molecolare coltura-indipendenti che si basano sullo studio dell’operone ribosomale, in particolare del gene che codifica per l’rRNA 16S.
E’ quindi possibile estrarre il DNA di tutti i batteri presenti in un campione fecale o di contenuto intestinale e amplificare tutti i geni 16S rRNA presenti mediante PCR.
Dall’analisi di tutte le sequenze dei diversi geni codificanti il 16S rRNA è possibile risalire a tutte le specie batteriche presenti nel campione analizzato.
E’ stato calcolato che il microbioma intestinale contiene un numero di geni superiore di più di 100 volte quello dell’uomo.
La simbiosi fra l’uomo e il suo microbiota si è consolidata e rafforzata nel corso di millenni di evoluzione.
La comunità microbica che riceve nutrimento e riparo nell’intestino è l’esempio di una relazione simbiotica positiva che produce vitamina K e vitamine del complesso B, che in tal modo possono essere assorbite e fanno parte della nutrizione umana.
Le attività metaboliche ed enzimatiche del microbiota intestinale sono fondamentali per compensare funzioni che l’organismo umano non è in grado di eseguire.
La degradazione e l’assimilazione di certi polisaccaridi come per esempio molti tipi di foglie e di semi, sarebbero dannosi mentre, grazie ai batteri amici del colon, siamo in grado di trarre nutrimento ed energia da questi alimenti altrimenti indigeribili.
Il colon è un ambiente povero di zuccheri semplici quali mono e disaccaridi il cui assorbimento avviene per lo più a livello del tenue.
Sono invece presenti quei polisaccaridi che resistono all’idrolisi pancreatica come l’amido, il 20% del quale raggiunge il colon inalterato, l’inulina e altri frutto-oligosaccaridi, oligosaccaridi della soia, pectine, gomme, mucillagini e alcune emicellulose.
Mentre i Bifidobatteri crescono velocemente alla presenza di alte concentrazioni di carboidrati, i Bacteroides nello stesso ambiente hanno una velocità di crescita bassa e si moltiplicano meglio se i carboidrati sono scarsi.
Le fonti di carbonio e di azoto disponibili nel colon, che la microflora si è adattata ad utilizzare, sono costituite dai carboidrati e dalle proteine che sfuggono all’idrolisi da parte dei nostri enzimi digestivi e raggiungono il colon senza che ne avvenga l’assorbimento durante il transito nell’intestino tenue. I carboidrati non digeriti raggiungono il colon, dove sono fermentati e depolimerizzati dalla flora batterica attraverso una serie di reazioni.
L’acido lattico, prodotto in grandi quantità da bifidobatteri e batteri lattici, è velocemente fermentato da altri batteri, poiché molti prodotti della fermentazione dei carboidrati complessi, come acetato, lattato, succinato e acidi grassi a catena corta, sono riutilizzati dalla comunità microbica. La fermentazione dei carboidrati è fondamentale per la microecologia e la fisiologia del colon.
Circa il 95% degli acidi grassi a catena corta, come il butirrato e l’acetato, sono prodotti dalla microflora intestinale.
Gli acidi grassi a corta catena (SCFA), sono assorbiti come tali a livello intestinale e veicolati direttamente al fegato tramite la vena porta poiché sono solubili in acqua. Gli acidi grassi a catena lunga (LCFA), hanno bisogno di essere inglobati nei chilomicroni e accedono al circolo ematico tramite i capillari linfatici e l’arteria succlavia.
Gli SCFA come l’ACETATO e il BUTIRRATO, non sono in grado di formare i gliceridi (mono – di – tri – gliceridi). Sono prodotti prevalentemente dalla fermentazione della fibra alimentare solubile (in particolare amido resistente, pectina, frutto oligosaccaridi) e di altri carboidrati non digeriti, ad opera dei batteri del colon. Tale fermentazione porta alla sintesi di acetato, butirrato, propionato, idrogeno (H) ed anidride carbonica (CO2).
Il butirrato, in particolare, assieme alla glutammina, rappresenta la maggiore fonte energetica per il colon, tanto che la sua carenza determina atrofia della mucosa.
Il propionato e l’acetato vengono facilmente assorbiti dalla mucosa colica ed entrano nel circolo sanguigno dove sono captati dal fegato (propionato) ed utilizzati come fonte energetica ausiliaria dai muscoli (acetato).
Le proteasi dei gruppi microbici proteolitici come Clostridi, Peptococchi e Bacteroides idrolizzano le proteine ad amminoacidi e peptidi semplici, che rappresentano un’importante fonte di azoto per l’intero microbiota.
L’attività delle proteasi di questi gruppi microbici ha luogo principalmente a livello del colon discendente.
Lungo il transito nell’intestino crasso la concentrazione dei carboidrati fermentabili si riduce gradualmente fino all’esaurimento facendo sì che il metabolismo fermentativo ceda il passo a quello proteolitico putrefattivo, come evidenziato dal progressivo aumento del pH.
La fermentazione delle proteine porta alla formazione di SCFA, ma anche di numerosi metaboliti potenzialmente tossici quali:
- composti fenolici: indolo e scatolo, che sono potenzialmente cancerogeni
- ammine: AGMATINA e CADAVERINA da arginina e lisina; MERCAPTANO e ISTAMINA da cistina e istidina
- ammoniaca
- idrogeno solforato: gas potenzialmente cancerogeno
Questi metaboliti fanno registrare concentrazioni maggiori in corso di malattie infiammatorie del Sistema Gastro Enterico.
La microflora batterica intestinale impedisce ai batteri patogeni di colonizzare l’intestino attraverso i seguenti meccanismi:
• Aumento della velocità di transito intestinale
• Modulazione del sistema immunitario
• Competizione per i nutrienti e per lo spazio
• Amensalismo (produzione da parte di una specie microbica di sostanze che sono tossiche per un’altra specie) Ad es. il BUTIRRATO inibisce la crescita degli aerobi facoltativi e di batteri patogeni quali la salmonella.
DISBIOSI INTESTINALE
La disbiosi è caratterizzata dallo squilibrio tra i gruppi batterici della flora enterica, che determina dei disturbi funzionali capaci di trasformarsi in vere e proprie malattie e coinvolgere anche organi o apparati distanti dal Colon.
La disbiosi può essere causa diretta o indiretta di numerosi disturbi da una semplice cattiva digestione con gonfiore e aria addominale fino ad avere infiammazioni dell’apparato digerente con gastriti, coliti e cistiti ricorrenti che si scatenano dopo aver ingerito certi alimenti tanto da far pensare a vere intolleranze alimentari.
Nel corso della disbiosi si verifica da un lato la riduzione di gruppi batterici che svolgono funzioni digestive di appoggio al nostro sistema gastro intestinale e dall’altro l’aumento dei gruppi batterici che prendendo il sopravvento possono moltiplicarsi al punto di determinare delle vere infezioni.
DISBIOSI PUTREFATTIVA
La disbiosi putrefattiva è dovuta a una dieta ricca in grassi e carne, non bilanciata da un adeguato apporto di fibre. Non avendo un sufficiente apporto di amidi e fibre non digeribili come FOS o GOS (Fosfo-Oligo-Saccaridi e Galatto-Oligo-Saccaridi) inevitabilmente finisce con il prevalere la concentrazione di batterioidi.
E’ una condizione di intolleranza ai carboidrati indotta da un’eccessiva
DISBIOSI FERMENTATIVA
La disbiosi fermentativa è per lo più dovuta ad una eccessiva carica batterica del piccolo intestino, dove sono ricchi i substrati fermentabili.
I sintomi abituali sono caratterizzati da distensione addominale, flatulenza, diarrea, stipsi e sensazione di malessere. I pazienti denunciano un peggioramento dei disturbi dopo aver mangiato verdure a foglia verde, spinaci, coste, legumi, mais, castagne e spesso anche gli agrumi. Sono persone intolleranti ai supplementi di fibre solubili, mentre migliorano spesso con gli antibiotici e con la riduzione del consumo di fibre.
Esempio di paziente con disbiosi
Gentile dottore, tramite breath test al glucosio mi è stata rilevata una contaminazione batterica dell’intestino tenue da batteri metano produttivi. Da molto tempo ormai (circa tre anni) i sintomi che manifesto sono: mal di pancia e fastidi addominali, gonfiore e meteorismo, reflusso e irregolarità intestinale. Dai diversi controlli non è mai emerso niente se non, per l’appunto, questa contaminazione batterica del tenue.
Gentile signora, quella che le è stata diagnosticata viene definita clinicamente SIBO (Small Intestinal Bacterial Overgrowth) in italiano è indicata come sovracrescita batterica del piccolo intestino, responsabile della cosiddetta sindrome da contaminazione batterica del piccolo intestino. Si tratta di una condizione patologica cronica intestinale ad eziologia batterica, caratterizzata da un’abnorme proliferazione nel lume del piccolo intestino di batteri anaerobi e batteri coliformi, generalmente presenti nel colon, causata da modifiche nell’ecosistema intestinale , normalmente mantenuto dall’equilibrio tra flora batterica e fattori ambientali. Clinicamente tale sindrome può manifestarsi come una sindrome malassorbitiva, con sintomi quali diarrea cronica, meteorismo e, se presente da molti anni, con segni di carenza nutrizionale come l’anemia macrocitica (da deficit di vitamina B12).
Le principali condizioni che favoriscono l’instaurarsi di una sovracrescita batterica del piccolo intestino sono difetti anatomici e motori, malnutrizione, immunodeficienza ed età avanzata, ma ultimamente si è visto come la SIBO insorga anche nei pazienti affetti da sindrome del colon irritabile.
La sindrome da contaminazione batterica del piccolo intestino si cura con successo con una terapia antibiotica per 7-10 gg e di norma è seguita da un breath test di controllo che confermi l’avvenuta decontaminazione.
TEST CLINICI PER INDIVIDUARE UNA DISBIOSI
DISBIOSI Test
Il Disbiosi test rappresenta il Presidio di Laboratorio per individuare quantitativamente e monitorare i pazienti che evidenziano uno stato di disbiosi intestinale.
Il test permette di dosare a livello urinario due markers, Indicano e Scatolo, che sono metaboliti del Triptofano.
Smith EA, Macfarlane GT. Dissimilatory amino acid metabolism in human colonic metabolism. Anaerobe 1997;3:327-33
Macfarlane S, Macfarlane GT. Proteolysis and amino acid fermentation. In: Gibson GR, Macfarlane GT, eds. Human Colonic Bacteria: Role in Nutrition, Physiology, and Pathology. Boca Raton, FL: CRC Press; 1995:75-100.
L’aminoacido Triptofano normalmente assunto con la dieta subisce, ad opera di alcune specie batteriche intestinali, quali ad esempio Peptostreptococcus indolicus – Bacteroides putredinis – Clostridium sporogenes, un processo di metabolizzazione che comporta, dal punto di vista biochimico, la perdita della catena laterale con produzione di un metabolita che prende il nome di Indolo.
L’Indolo, così prodotto, è assorbito a livello della mucosa intestinale e attraverso il circolo entero-epatico, convogliato al fegato dove subisce un processo enzimatico di detossificazione bifasica.
In fase 1, infatti, l’Indolo subisce una reazione di conversione in 3-idrossi-indolo o Indossile.
In seguito, in fase 2, il 3-idrossi-indolo viene coniugato con l’Acido Glucuronico ed immesso, come INDICANO, in circolo per essere poi escreto dai reni con le urine.
La concentrazione di Indicano nelle urine riflette la presenza di fenomeni putrefattivi a carico delle proteine e dei composti azotati, dovuta ad un aumento dei fenomeni putrefattivi ad opera di alcune specie batteriche come Proteus e Klebsiella. Queste a loro volta attraverso un processo putrefattivo danno luogo alla formazione di sostanze endotossiche (ammoniaca, indolo, scatolo, fenoli) che raggiungono il fegato e compromettono la funzionalità epatica.
Indolo e scatolo sono responsabili in gran parte dell’odore delle feci e la loro eccessiva concentrazione determina miasmi particolarmente sgradevoli.
L’Indicano è dosato con una metodica analitica colorimetrica mentre lo Scatolo è determinato con la raffinata metodica cromatografica.
I campioni di urina di soggetti sani contengono 4 – 20 mg di Indolo, prodotto dalla decomposizione del Triptofano.
Un aumento della quantità di Indolo nelle urine indica una putrefazione intestinale anomala.
Anche lo Scatolo deriva dalla decomposizione del Triptofano ed è un precursore dell’Indolo.
Dopo ossidazione a Scatosile, la parte assorbita di Scatolo viene esterificata con Acido solforico o Acido Glucuronico ed eliminata con le urine.
Come per l’Indolo, anche per lo Scatolo, i valori normali nelle urine sono inferiori a 20 mg. Quando superano questa soglia esprimono un’anomala putrefazione intestinale.
Bibliografia:
Hawrelak JA, Myers SP. The causes of intestinal dysbiosis: a rewiew. Altern Med. Rev. 2004 jun:9(2):180-97
Miloszewski K, Kelleherer J, Losowsky MS. Increase in urinary indican excretion in pancreatic steatorrhoea following replacement therapy. Scand J Gastroenterol 1974: vol. 10 481-485.
Tamboli CP, Neut C, Desreumaux P, Colombel JF. Dysbiosis in inflammatory bowel disease. Gut. 2004 jan; 53(1):1-4
Geypens B, Claus D, Ghoos Y. Influence of dietary protein supplements on the formation of bacterial metabolites in the colon. Gut 1997:vol. 41 70-76.
