Probiotici

Il tratto digestivo umano è un ecosistema dinamico costituito da un microbiota ricco e diversificato che consiste di batteri, archei, virus e funghi.^1,2,3, Ciascuno ha una composizione unica di microbiota e l'equilibrio in questa relazione simbiotica deve essere "rispettato al fine di svolgere in modo ottimale le funzioni metaboliche e immunitarie e prevenire lo sviluppo della malattia". ⁴Lo scopo di questo articolo è quello di rivedere importanti definizioni e classificazioni, riassumere le funzioni di probiotici specifici, concentrandosi sul sistema immunitario e digestivo, considerare la qualità degli integratori e indicare le future aree di ricerca.

Definizioni

Microrganismo: Un decompositore naturale con una vasta capacità di utilizzare diversi tipi di sostanze organiche come fonte di energia e convertire quelle tossiche in sottoprodotti innocui.⁵

Probiotici: I probiotici sono definiti dall'Organizzazione Mondiale della Sanità come “microrganismi vivi che, somministrati in adeguate quantità, sono benefici per la salute dell’ospite”. ⁶

Prebiotici : Componenti alimentari non vitali che, associati alla modulazione del microbiota, apportano benefici per la salute dell'ospite . Sono, fondamentalmente, cibo per probiotici, per lo più carboidrati oligosaccaridi come inulina, frutto-oligosaccaridi (FOS) e galatto-oligosaccaridi (GOS).⁷

Sinbiotici: Una combinazione sinergica di probiotici e prebiotici che influiscono positivamente sull'ospite migliorando la sopravvivenza e l'attività degli organismi benefici nell'intestino. ,^8,9

Postbiotici: Prodotti batterici non vitali o sottoprodotti metabolici di microrganismi probiotici che hanno attività biologica nell'ospite¹⁰

Classificazione

I batteri del tratto digestivo umano rientrano in due phyla dominanti: i batteroidi Gram-negativi e i firmicutes Gram-positivi, che costituiscono circa il 90% del microbiota intestinale.^11,12 Less abundant are Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, and Verrucomicrobia. The Firmicutes include Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus, and Ruminococcus. The Bacteroidetes contain the Bacteroides genus, among others, and the Actinobacteria are primarily made up of the Bifidobacterium genus.¹³ I proteobatteri includono molti batteri patogeni come E. coli, Shigella, H. pylori, Yersinia, e Legionellalis, ma alcuni sono non patogeni.

Batteroidi e firmicutes producono acidi grassi a catena corta che alimentano i colonociti (cellule del colon), aiutano a ridurre l'infiammazione e combattono le infezioni batteriche. I lattobaccilli sono un gruppo di batteri che producono acido lattico. Proteggono la barriera mucosa e diminuiscono la permeabilità intestinale. Alcuni lattobacilli possono produrre perossido di idrogeno battericida, che può impedire la crescita di agenti patogeni. ¹⁴Bifidobacteria sono Gram-positivi e producono acidi lattici e acetici come sottoprodotti dell'utilizzo del glucosio.¹⁵Bacillis coagulans non è un componente della flora umana. È usato terapeuticamente, come altri probiotici, ma non è noto se possa colonizzare nella mucosa intestinale. Produce acido lattico ed è spesso classificato erroneamente come un batterio acido lattico, e alcuni integratori lo elencano erroneamente come Lactobacillus sporogenes perché forma spore. Queste spore possono ridurre i batteri patogeni e aumentare la risposta immunitaria. Il suo utilizzo comporta diversi vantaggi, poiché può essere conservato indefinitamente in forma essiccata e le sue spore sono resistenti alle alte temperature e agli acidi. ¹⁶Saccharomyces boulardii and S. cerevisiae are nonpathogenic yeasts. S. boulardii and S. cerevisiae sono simili ma mostrano differenze nella loro crescita, resistenza alla temperatura e tolleranza all'acidità. ¹⁷

Probiotici per specifici disturbi Il sistema immunitario

Ormai da molti anni, capiamo il rapporto tra probiotici e funzione immunitaria. Un'analisi di 21 studi sull'uomo menziona che i ceppi di L. helveticus R0052 e L. rhamnosus R0011 aderivano alle cellule epiteliali umane; contribuivano a mantenere la funzione di barriera; producevano una risposta antinfiammatoria (IL‑1β, IL‑8 e TNF‑α sottoregolati); e impedivano agli agenti patogeni di aderire, consentendo la loro rimozione dall'intestino.¹⁸ L. casei Shirota sÈ stata studiata l'integrazione dell' L. casei Shirota negli atleti che praticavano sport di resistenza. Il numero di infezioni del tratto respiratorio superiore (URTI) era significativamente inferiore rispetto al gruppo placebo, ma la gravità e la durata dei sintomi non erano significativamente diverse¹⁹ Guardando a ceppi separati, uno studio condotto su studenti universitari stressati dal punto di vista accademico ha mostrato che solo l'integrazione di B. bifidum ha avuto risultati significativi nella riduzione dell'incidenza di raffreddore/influenza su una valutazione di sei settimane di assunzione. Il B. infantis e l'L. helveticus non hanno mostrato alcuna differenza rispetto al placebo.²⁰ Uno studio sui bambini ha suggerito che un sinbiotico costituito da L. helveticus R0052, B. infantis R0033, B. bifidum R0071 e FOS può ridurre il rischio di insorgenza di malattie infettive comuni. ²¹

Guardando alla ricerca sui bambini affetti da asma, l'L. gasseri ha migliorato i sintomi clinici e i cambiamenti immunoregolatori nei bambini con asma e rinite allergica.²² L. paracasei and L. fermentum, somministrati separatamente, hanno entrambi mostrato un effetto benefico sull'asma, ma, quando somministrati insieme, sono stati osservati un aumento del flusso di picco espiratorio (PEFR) e una diminuzione dei livelli di IgE.²³ L. acidophilus NCFM given alone versus a combination with B. animalis ssp. lactis were compared with placebo. Reduction of fever, rhinorrhea, and cough incidence and duration were all improved with probiotics, as well as a decreased need for antibiotics. However, there was an obvious benefit with the strain combination.²⁴ Le miscele di bifidobatteri sembrano portare ulteriori benefici nelle allergie e nell'asma IgE-mediati.²⁵ Molti studi hanno comportato un periodo di prova di tre mesi; in uno studio che esamina la durata dell'uso di probiotici, i bambini con respiro sibilante raramente hanno sofferto di infezioni respiratorie, quando sono stati trattati per tre mesi con un sinbiotico contenente L. acidophilus, B. infantis, and B. infantis.²⁶Al fine di “stabilire il controllo della frequenza del respiro sibilante”, è stato necessario un periodo più lungo di sei mesi.²⁷ La ricerca in vitro e nei topi ha dimostrato che l’L. plantarum allevia significativamente i sintomi allergici e riduce i livelli di IgE²⁸Nel complesso, le miscele probiotiche sembrano mostrare più miglioramenti e hanno uno spettro d'azione più ampio, rispetto ai batteri a dosaggio individuale.

Spesso in concomitanza con condizioni respiratorie, i bambini con sindrome da eczema/dermatite atopica hanno mostrato miglioramenti clinici sostanziali e una diminuzione significativa dei livelli di chemochine quando integrati con L. sakei.²⁹ SAllo stesso modo, il consumo di prebiotici ha dimostrato di ridurre la gravità e il rischio di sviluppo di malattie allergiche della pelle. ³⁰Nei soggetti anziani a cui sono stati somministrati due ceppi di L. plantarum (CECT 7315 e 7316), sono stati osservati diversi effetti immunitari ad alte dosi, rispetto al basso dosaggio. Inoltre, queste variazioni sono rimaste stabili 12 settimane dopo la sospensione del probiotico. ³¹Un'altra interessante area di ricerca riguarda la modulazione immunitaria post-vaccino, in cui sia è stato suggerito che sia i probiotici che i prebiotici siano efficaci nell'elevare la risposta immunitaria.³² L. casei che l' L. casei aumenta i livelli di IgA secretoria, sia durante le infezioni che quando viene somministrato ai bambini durante la vaccinazione contro il rotavirus. ³³

Artrite reumatoide

A causa degli effetti immunomodulanti dei probiotici, il loro impiego è in fase di studio nelle malattie autoimmuni. Nei soggetti con artrite reumatoide (AR), con l'integrazione di L. casei, le citochine proinfiammatorie (TNF, IL-6, IL-12) erano significativamente ridotte e una citochina regolatoria (IL-10) era aumentata³⁴ Una combinazione di L. acidophilus, L. casei, and B. bifidum in one study,³⁵ e il Bacillus coagulans in un altro studio,³⁶ ha determinato miglioramenti nei livelli di attività e nei punteggi del dolore e ha mostrato cambiamenti benefici nella PCR, nell'insulina sierica e nella funzione delle cellule B.

Malattie infiammatorie intestinali e sindrome dell'intestino irritabile

Nei pazienti affetti da sindrome dell' intestino irritabile (IBS, Irritable Bowel Syndrome), rispetto ai controlli, è stata riscontrata una significativa diminuzione delle specie di Lactobacillus, con aumenti di proteobatteri e di altri firmicutes e diminuzioni di attinobatteri (Bifidobacteria) e batteroidi. ³⁷ Nella malattia infiammatoria intestinale (IBD, Inflammatory Bowel Disease) come la colite ulcerosa e la malattia di Crohn, sembra essere presente una compromissione complessiva degli acidi grassi a catena corta (SCFA), che giocano un ruolo importante nell'omeostasi del colon, inclusi gli effetti antinfiammatori e il miglioramento della funzione propulsiva. ³⁸ Le differenze nelle due malattie mostrano che nella colite ulcerosa, c'è una diminuzione dei batteri produttori di butirrato, mentre la malattia di Crohn può presentare l'effetto opposto.³⁹ . I probiotici hanno dimostrato di portare alla remissione nella colite ulcerosa, anche se non hanno alcun effetto sulla malattia di Crohn.⁴⁰ Nella celiachia, si presenta sua una diminuzione delle specie di Lactobacillus che di Bifidobacteria, e anche se una dieta priva di glutine può migliorare i sintomi, la disbiosi può ancora sussistere. ⁴¹La ricerca con l'uso di integratori prebiotici è contraddittoria. I pazienti con IBS trattati con una dose elevata di FOS (20 g/die) hanno riportato un peggioramento dei sintomi. ⁴² Risultati negativi sono stati osservati anche con 7 g/giorno di GOS, anche se sono stati osservati miglioramenti con un dosaggio di 3,5 g/giorno. ⁴³ Questi risultati probabilmente si riferivano alla varietà di tipi di IBS e IBD, che sono molto diversi. Nel complesso, vi è una perdita di ricchezza microbica sia nella IBS che nella IBD, e si dovrebbe considerare l'integrazione con una varietà di ceppi probiotici con un'attenta somministrazione di prebiotici.

Infezioni gastroenteriche

Molti effetti battericidi sono stati osservati in vitro e nei topi da ceppi specifici di Lactobacillus presenti nel microbioma umano. L. rhamnosus GG, L. johnsonii, L. casei, L. reuteri, L. acidophilus LB e L. casei Shirota hanno mostrato tutti effetti battericidi contro H. pylori, Shigella, Salmonella e Campylobacter.⁴⁴ ." Il trattamento della diarrea acquosa acuta è stato ridotto in frequenza con il Saccharomyces boulardii,⁴⁶ , e una varietà di probiotici mostrano un miglioramento della diarrea associata agli antibiotici. In una meta-analisi, l'S. boulardii, l'L. rhamnosus il GG, e le miscele probiotiche hanno ridotto significativamente lo sviluppo di diarrea associata agli antibiotici, mentre in alcuni studi solo l'S. boulardii è stato efficace contro il Clostridium difficile . ⁴⁷

La proliferazione batterica dell'intestino tenue (SIBO, Small Intestinal Bacterial Overgrowth) può comportare un'alterazione del pH e dei movimenti intestinali, con conseguente circolo vizioso. In uno studio sull'IBS con e senza SIBO, l'integrazione con l'S. boulardii, il B. lactis, l'L. acidophilus e l'L. plantarum ha mostrato una diminuzione del 71,3% del punteggio IBS totale nei pazienti con SIBO rispetto a una diminuzione del 10,6% in quelli senza SIBO.⁴⁸ Per la prevenzione della SIBO, i probiotici non si sono dimostrati efficaci. ⁴⁹ Per la SIBO, i risultati sono alquanto controversi, poiché i probiotici possono inavvertitamente colonizzare l'intestino tenue, sebbene una meta-analisi abbia riferito che i probiotici hanno aumentato significativamente il recedere della SIBO, specialmente se somministrati in associazione con gli antibiotici.⁵⁰ Come previsto, una combinazione di antibiotici e probiotici è probabilmente necessaria, così come lo è il trattamento individualizzato della SIBO.

Prebiotici

I prebiotici sono un alimento o un integratore conveniente, resistente all'acido gastrico, non degradato dagli enzimi umani né assorbibile attraverso il tratto gastrointestinale. ⁵¹ Sono fermentati da un certo microbiota, che modifica l'ambiente dell'intestino, diminuendo il pH e contribuendo ai cambiamenti nella composizione e nella popolazione del microbiota. ⁵² Esiste una varietà di carboidrati prebiotici, ma il loro effetto è principalmente sul genere Bifodibacterium. ^53,54GOS può stimolare notevolmente i Bifidobatteri e i Lattobacilli. ⁵⁵ . Il FOS può stimolare i batteri lattici in modo selettivo e la lunghezza dei fruttosani è importante per determinare quali batteri possono fermentarli. Gli alimenti che contengono prebiotici includono cipolle, porri, asparagi, cicoria, topinambur, aglio, avena, banane, banane, platano, igname selvatico, miso, miele, lenticchie, ceci, fagioli di Lima, fagioli, bambù, ecc. ⁵⁶

Postbiotici

Questi prodotti batterici non vitali o sottoprodotti metabolici da microrganismi hanno una funzione simile ai probiotici e includono batteriocine, etanolo, diacetile, acetaldeidi e perossido di idrogeno, nonché le strutture importanti da batteri uccisi dal calore. ⁵⁷

Qualità

A causa dell'ambiente difficile dello stomaco, viene impiegata una varietà di metodi di incapsulamento per mantenere i probiotici vitali ed efficaci. Una tecnica di microincapsulazione utilizzata in uno studio ha dimostrato di migliorare significativamente la resistenza gastrico-acida dei ceppi, intensificando l'attività probiotica e consentendo l'uso di una quantità cinque volte inferiore.⁵⁸ L'L. reuteri sembra tollerare bene i succhi gastrici senza alcuna riduzione significativa della vitalità, mentre, in un altro studio, l'L. sakei ha perso vitalità. ⁵⁹ Una migliore capacità di adesione è stata riscontrata nell'L. plantarum (MF129828 e 299v8), tre ceppi di L. reuteri ⁶⁰, L. rhamnosus GG,⁶¹ rispetto ad altri ceppi. Un'altra considerazione importante è la temperatura di produzione e conservazione per la vitalità dei probiotici. La conservazione a 4 °C ha mostrato la più alta vitalità rispetto a quelli conservate a temperatura ambiente,⁶² in particolare con i Bifidobatteri, che sono termosensibili. ⁶³

Conclusioni

I probiotici mostrano una vasta gamma di usi e svolgono molteplici funzioni, nel nostro organismo. In termini di azione, sono legati alla specificità della specie e del ceppo. Sebbene quando incubati ,i ceppi probiotici si inibiscano a vicenda, nel complesso, le miscele di probiotici e sinbiotici hanno mostrato una maggiore inibizione dei patogeni e effetti benefici su IBS, IBD, funzione intestinale, malattie atopiche, funzione immunitaria, infezioni del tratto respiratorio e modulazione del microbiota⁶⁴Pochissime specie sono resistenti al calore e agli acidi e le preparazioni migliori dovrebbero essere refrigerate per garantirne la vitalità e rivestite entericamente affinché i probiotici raggiungano l'intestino tenue e il colon. Durante la nostra vita, nel nostro microbiota avvengono molti cambiamenti e fattori come la dieta, lo stress, l'uso di antibiotici e le malattie influenzano l'equilibrio simbiotico. Il microbiota intestinale di ciascun individuo può essere raggruppato in tre enterotipi principali o cluster di batteri specificamente caratterizzati. ⁶⁵ Gli enterotipi caratterizzano gli individui, rimangono stabili in età adulta e, cosa più importante, possono essere modificati/ripristinati con l'integrazione di probiotici. Il concetto di enterotipo sarebbe un argomento interessante per la ricerca futura e l'uso specifico dei probiotici. In genere, "quanto più ricco e più diversificato è il microbiota, tanto meglio resisterà alle minacce esterne".”⁶⁶