I prebiotici nelle malattie infiammatorie intestinali

I prebiotici sono carboidrati fermentabili, anche molto diversi tra loro nella struttura chimica, che necessitano di un particolare microbiota intestinale per essere digeriti e che possono avere discreti effetti benefici. In natura esistono centinaia di migliaia di fibre alimentari fermentabili, potenziali prebiotici, ma nonostante ciò, nella ricerca i prebiotici utilizzati sono limitati a pochi tipi strutturali. Gli studi sono finalizzati a trovare dei rimedi per migliorare l’ambiente intestinale, migliorando la barriera intestinale e aumentare la produzione di metaboliti con attività benefica locale e sistemica. Una delle condizioni per cui è richiesto un ripristino di equilibrio è dato dalle patologie infiammatorie intestinali, sempre più diffuse tra la popolazione (IBD).

Molti studi sono finalizzati ad esaminare i diversi tipi di prebiotici ed il loro potenziale nel modificare il tratto gastrointestinale.

Prebiotici: definizione e struttura

Nel corso del tempo, il termine prebiotico ha subito dei cambiamenti nella sua definizione, sebbene esso sia ancora inteso come carboidrato che, nell’intestino crasso, fermenta promuovendo la crescita di batteri benefici del microbiota. Negli anni ’90, quando ha avuto origine la definizione di prebiotico, si è posto l’accento sugli oligosaccaridi e sulle fibre solubili più grandi, in quanto si scoprì che alcuni di questi carboidrati promuovevano la crescita di due ceppi batterici particolarmente importanti per il benessere intestinale: il Bifidobacterium e il Lactobacillus. Quindi, il termine prebiotico divenne sinonimo di oligosaccaridi, come i fruttooligosaccaridi (FOS) e i galattooligosaccaridi (GOS), già noti nel mondo scientifico, anche se non necessariamente come promotori di benessere intestinale. In poco tempo però, anche altri carboidrati, come l’amido e i beta-glicani, rivendicarono la dicitura di prebiotici, in quanto in grado di favorire la crescita di uno o di entrambi i ceppi batterici in esame. Con il passare degli anni, e con il progredire degli studi, il concetto di prebiotico ha poi assunto un significato più ampio e complesso, comprendendo tutta la fibra alimentare, cioè tutti i carboidrati vegetali assunti con la dieta, oltre alla lignina. La fibra viene però classificata come fibra fermentabile e non fermentabile, e i prebiotici denominano solo quella fermentabile, quindi in definitiva, con il concetto di prebiotico, oggi si intende la fibra fermentabile, rappresentata sia dagli oligosaccaridi che dai polisaccaridi.

I prebiotici sono composti da una o più unità zuccherine (ad es. glucosio, fruttosio, galattosio, arabinosio) o molecole di zucchero (ad es. acido galatturonico e glucuronico) collegate tramite legami glicosidici. Sebbene le fibre alimentari sono classificati chimicamente e fisicamente in vari modi, nell’ambito delle IBD, è utile considerarle come:

• polisaccaridi delle pareti cellulari dei cereali (per lo più composti da cellulosa, arabinoxilani, beta-glucani, piccole quantità di pectina e inulina nel grano), legumi (cellulosa, pectina, galattosio), tuberi (cellulosa, pectina) e frutta e verdura (per lo più composta da cellulosa, pectine, xiloglucani);
• oligosaccaridi e polisaccaridi di stoccaggio delle piante, come l’amido (quelli che entrano nell’intestino crasso sono amidi resistenti) e inulina;
• essudati vegetali (ad es. Gomma arabica);
• “carboidrati animali” (ad es. galattooligosaccaridi, chitina / chitosano).

La maggior parte degli studi effettuati sull’uomo hanno preso in esame gli oligosaccaridi e l’inulina. I polisaccaridi vegetali possono avere una struttura chimica complessa, e i batteri intestinali, per metabolizzare determinate componenti di queste, hanno sviluppato delle abilità speciali, abilità che fanno parte del loro patrimonio genetico.

Funzione

La funzione dei prebiotici nel colon è dipendente da diversi fattori, come il tipo e la struttura della fibra, o la qualità del microbiota dell’individuo che li assume; è noto da tempo che la principale è data dalla capacità di modificare la qualità dei batteri intestinali, con un potenziale effetto benefico sulla salute. La fibra alimentare fermentabile è la fonte di cibo del microbiota intestinale, e visto che ogni singolo tipo di batterio o di gruppi di batteri sono in grado di metabolizzare tipi di carboidrati diversi, entrando in competizione tra loro, è risultato necessario preferire il consumo di mix di fibre, piuttosto che singoli tipi, favorendo così la crescita una più ampia varietà batterica. Salute è ormai sinonimo di grande varietà batterica, e molto c’è ancora da capire sul ruolo delle fibra, sul suo utilizzo e sulla giusta varietà da preferire per coltivare e preservare il microbiota.

 

Malattia infiammatoria intestinale

La malattie infiammatoria intestinale è in aumento, sia negli Stati Uniti che nei paesi meno sviluppati. La malattia è caratterizzata dall’attivazione immunitaria nel tratto gastrointestinale, causa di infiammazione e danno alla mucosa-sottomucosa. Esempi sono la colite ulcerosa (UC) e la malattia di Crohn (CD). La UC differisce dalla CD per la diversa localizzazione, in quanto i problemi sono a livello del colon e del retto, mentre per la CD è interessato tutto il tratto gastrointestinale. In generale la risposta immunitaria è sia innate che adattativa, quindi T-helper di tipo 1 e T-helper di tipo 2, e molto più complessa e non così chiaramente delineata.

La causa delle IBD è multifattoriale, data dalla combinazione di predisposizione genetica e fattori ambientali. La suscettibilità genetica è maggiore nel CD e i geni coinvolti sono delle vie di segnalazione e del sistema immunitario (es. proteina 2 [NOD2], interleuchina [IL] -23R, IL-10). In individui predisposti, una risposta immunitaria può essere innescata da stimoli ambientali di uno stile di vita moderno (ad es. antibiotici, farmaci antinfiammatori non steroidei), nonché da agenti infettivi, dallo stress o dalla dieta. Addirittura alcuni stimoli ambientali possono avere effetti opposti, ad es. il fumo di sigaretta aumenta il rischio di CD, ma può avere un effetto protettivo per lo sviluppo di UC. Si può modificare il microbiota intestinale, creare un ambiente che aumenta la suscettibile allo sviluppo di IBD.

 

Qual è il coinvolgimento del microbiota nello sviluppo delle malattie infiammatorie intestinali?

Il microbiota gastrointestinale è composto da batteri, virus e funghi, ma l’attenzione principale è focalizzata sulla manipolazione della sola componente batterica, oggetto di tutti gli studi scientifici fino ad ora effettuati. Tutti i componenti del microbiota interagiscono intimamente con il sistema immunitario ospite, compresa la comunicazione tra specie batteriche e le cellule dendritiche (DC) per guidare il differenziamento delle cellule T. Nelle IBD, non è chiaro se il microbiota induce cambiamenti nel sistema immunitario dell’ospite o se i cambiamenti del microbiota dell’ospite sono indotti da un’attivazione aberrante del sistema immunitario; probabilmente è una combinazione delle due interazioni che contribuisce alla suscettibilità alle IBD. I pazienti con IBD presentano una minore diversità microbica e un aumento dei batteri della mucosa rispetto agli individui sani. Inoltre, le specie batteriche presenti nell’intestino differiscono tra pazienti sani e con IBD, con la presenza più marcata di ceppi quali l’Escherichia coli aderente e gli Enterobacteriaceae, mentre i Bifidobacterium risultano ridotti.

Infine, esaminando le feci di pazienti sani e con IBD, sono state riscontrate diverse concentrazioni di butirrato, metabolita dei batteri “buoni”, maggiori nei pazienti sani. Infatti il butirrato è fonte primaria di energia per la mucosa del colon, contribuisce al mantenimento dell’integrità della barriera epiteliale dell’intestino e mostra attività antiinfiammatoria, quindi di fondamentale importanza per il benessere.

 

Strategie dietetiche per minimizzare la progressione e i sintomi della malattia infiammatoria intestinale

Spesso, per cercare di controllare la patologia, vengono somministrati dei farmaci (es. Aminosalicilati, antibiotici, corticosteroidi), anche se il risultato non è sempre efficace. Questa mancanza di efficacia può portare a infiammazioni incontrollate e complicazioni, come il sanguinamento rettale, occlusione intestinale e resezione intestinale, il cui verificarsi dipende dal tipo di IBD. Queste complicazioni, insieme a diarrea intermittente, possono portare alla malnutrizione e alla perdita di peso. Vi sono una serie di raccomandazioni nutrizionali per l’IBD, e quando la patologia è in remissione o comunque meno attiva, si suggerisce l’utilizzo della fibra alimentare come componente integrante del trattamento terapeutico. Le diete a basso contenuto di fibre sono raccomandate nei momenti di esacerbazioni o stenosi acute. Questa riduzione al minimo dell’apporto di fibre è però spesso dannosa in quanto non permette di preservare un ambiente microbico salutare e soprattutto per questo, durante i periodi di remissione, è necessario mantenere una dieta ricca di fibre. Negli Stati Uniti, l’assunzione di fibre risulta inadeguata (17 g/d), situazione comune anche nella maggior parte dei paesi industrializzati; risulta quindi spesso necessario ricorrere all’integrazione. Come detto in precedenza, non è cosa facile riuscire ad avere una integrazione ottimale, in quanto esistono svariate tipologie di fibre necessarie, e ancora non si sa abbastanza da poter escludere o favorirne alcuni tipi. Sicuramente l’ideale sarebbe cercare di avere una dieta quanto più variegata possibile, in modo da riuscire ad arginare il più possibile le carenze nutrizionali e da riuscire a mantenere una buona condizione di salute intestinale.

 

L’uso di prebiotici in vitro e in un modello animale per dimostrarne le potenzialità di terapia in pazienti affetti da IBD

Sono stati effettuati degli studi in vitro, dove delle fibre prebiotiche sono state metabolizzate da microbiota derivato da pazienti con IBD, CD inattivo e UC attivo, ed è stato dimostrato che la fermentazione dei FOS risultava rallentata, anche se i livelli di produzione di butirrato erano buoni, con un pH più basso. Nei pazienti con CD inattiva, si osservava una riduzione dei batteri potenzialmente nocivi (specie di Bacteroides, Enterococcus, Fusobacterium e Veillonella). E’, inoltre, stato dimostrato che i pazienti affetta da CD e UC hanno una ridotta capacità di produrre acidi grassi a catena corta (SCFA), dato che correlava con la perdita di Bacteroidetes. Si notava una perdita di diversità batterica, e la gravità della disbiosi era proporzionale alla perdita di produzione di SCFA. Se in vitro si esaminava la capacità di fermentare una miscela di fibre (FOS, b-glucano, pectina e arabinoxilano solubile), anziché un solo tipo, la produzione di SCFA aumentava, e in proporzione il genere Bacteroides. Si è quindi giunti alla conclusione che la miscela avesse la capacità di selezionare la crescita dei ceppi batterici, favorendo quella dei ceppi “buoni”.

 

Utilizzo dei prebiotici come integratori: sono efficaci?

Negli ultimi anni si tende a consigliare l’uso di integratori, nel tentativo di ridurre i periodi di attività della malattia, e di conseguenza prolungare il più possibile i periodi di quiescenza, cercando di migliorare la qualità della vita. Il punto è valutare se questa integrazione risulta essere di effettiva utilità. Numerosi sono gli studi effettuati, dove sono stati valutati diversi parametri cercando di valutare un eventuale cambiamento, sia nella composizione del microbiota, nei livelli di espressione di marker infiammatori, di produzione di metaboliti, e i risultati sono sempre stati positivi ma mai completi, in quanto nessuno studio ha mai preso in esame tutte le possibili varianti contemporaneamente.

Gli integratori di prebiotici più conosciuti ed utilizzati sono a base di fruttosio; molti non contengono solo fibre (cellulosa, emicellulosa, e lignina), ma contengono anche malto d’orzo nella forma utilizzata negli studi IBD (definito orzo germinato), proteine ​​e lipidi.  Molto utilizzati sono anche gli integratori combinati di prebiotici e probiotici, nei quali vi è la coesistenza di fibre e ceppi batterici selezionati, in grado di modificare il microbiota intestinale.

Certo è che si riscontra un qualche effetto, ma sicuramente sono necessari ulteriori studi, in quanto la risposta dei pazienti è spesso molto varia e a volte contrastante. Molti lati sono ancora sconosciuti, sia rispetto alle situazioni infiammatorie, sia rispetto alle potenziali risposte derivate dall’utilizzo di integratori con diverse formulazioni. Sicuramente bisognerebbe in primis dare molta più importanza alle abitudini alimentari e allo stile di vita da adottare, e poi, ogni caso andrebbe studiato e valutato singolarmente, in modo da poter cercare di offrire la soluzione migliore con il miglior risultato.

 

Fonte scientifica:

Rasmussen HE, Hamaker BR.

Prebiotics and Inflammatory Bowel Disease.

Gastroenterol Clin North Am. 2017 Dec;46(4):783-795. doi: 10.1016/j.gtc.2017.08.004.