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PEER REVIEWED – PSICOBIOTICI

by info@teknoscienze.com
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Asse intestino-cervello – Nutra Horizons 3/2023

 

GIOVANNA GINESTRA, GIUSEPPINA MANDALARI
Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche ed Ambientali, Università degli Studi di Messina | Italia

 

INTRODUZIONE

Il corpo umano è un ecosistema complesso in cui miliardi di microrganismi convivono e interagiscono tra loro e con l’ospite, controllandone molteplici funzioni. L’insieme di questi microrganismi simbionti è la “popolazione microbica endogena” o microbiota ed è considerato un vero e proprio “organo” che gioca un ruolo fondamentale sulla salute dell’ospite stimolando le difese immunitarie dell’organismo. Lo studio del “super-organismo” ha consentito una migliore caratterizzazione delle specie microbiche presenti, con l’identificazione di nuovi enterotipi batterici e lo sviluppo di nuove ricerche cliniche basate sull’effetto di alimenti e farmaci sulla biodiversità microbica (1).

 

FUNZIONI E RUOLO DEL MICROBIOTA INTESTINALE

Il tratto gastrointestinale è costituito da molti ecosistemi ed è il distretto corporeo con il microbiota più numeroso ed eterogeneo. I 4 phyla principali presenti sono: Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacterioidetes. Nonostante ciò, la sua composizione è specifica e unica in ogni individuo, esattamente come le impronte digitali, proprio per questo si chiama fingerprint batterico. Non si tratta di un’impronta statica, al contrario va incontro a numerose evoluzioni nel corso della vita dell’individuo, dall’infanzia all’età adulta.

Una delle principali attività del microbiota intestinale è la funzione metabolica, poiché diversi microrganismi hanno la capacità di utilizzare componenti introdotti con la dieta (carboidrati, proteine, lipidi) o ottenuti direttamente dall’ospite producendo metaboliti che influenzano sia la fisiologia dell’ospite che la sua nutrizione. Altre due attività importanti del microbiota umano sono la funzione trofica, che si esplica sia attraverso la stimolazione della proliferazione e differenziazione delle cellule epiteliali, sia attraverso lo sviluppo e la modulazione del sistema immunitario e la funzione protettiva, poiché protegge dall’insorgenza di numerose patologie, quali obesità, diabete di tipo II, sindrome metabolica, malattie infiammatorie intestinali, diverticoli del colon, cancro (colon-retto, fegato, stomaco), artrite reumatoide, disturbi psichici, allergie. Inoltre, il microbiota intestinale può influenzare le funzioni cognitive e psichiche, in virtù dell’asse bidirezionale intestino (sistema nervoso enterico) – cervello (sistema nervoso centrale). Il microbiota intestinale è in grado di presiedere a tutte queste funzioni, a condizione che si trovi in uno stato di equilibrio, definito eubiosi. Quando questo equilibrio si rompe, si sviluppa una particolare condizione chiamata disbiosi, che è alla base di fenomeni di infiammazione cronica di bassa intensità della mucosa intestinale e può essere l’elemento scatenante dei principali disturbi intestinali. Inoltre, l’alterazione prolungata del microbiota può concorrere all’insorgenza e alla progressione di numerose patologie (2,3).

 

ASSE INTESTINO CERVELLO

Nuove ricerche hanno individuato le associazioni tra un’alterazione del microbiota intestinale e disordini gastrointestinali ed un ruolo del microbiota sull’asse di comunicazione gut-brain, sia in condizioni normali che in presenza di una patologia. Al sistema microbiota-gut-brain viene oggi riconosciuta la capacità di comunicare con l’intestino ed il cervello, facendo emergere un nuovo concetto di salute e nuove opportunità di interventi contro patologie dell’apparato gastrointestinale e sistemiche (4,5,6). L’asse microbiota-gut-brain è un sistema bidirezionale che comprende il sistema nervoso centrale (SNC), il sistema neuroendocrino e neuroimmune, il sistema nervoso autonomo, il sistema nervoso enterico ed il microbiota intestinale. Segnali che provengono dal cervello possono influenzare la motilità intestinale e le secrezioni del tratto gastrointestinale, favorendo il trasferimento di messaggeri viscerali che dal tratto gastrointestinale hanno un effetto sull’attività del cervello (7). Il cervello è in grado di influenzare in modo unidirezionale il microbiota enterico, interferendo sulla motilità, le secrezioni e la permeabilità intestinale, e direttamente sul microbiota mediante segnali neuronali basati sul rilascio di molecole da cellule enterocromaffine, neuroni e cellule immunitarie. Nell’altra direzione, il microbiota enterico è in grado di comunicare con il cervello mediante meccanismi multipli che includono stimolazioni dirette di segnali mediati da recettori, segnali di cellule enterocromaffine, afferenti vagali (7) e la via umorale recentemente descritta (8). I segnali dall’intestino al cervello possono alterare la sua morfologia, i livelli di serotonina e di GABA (4,7,8). I segnali dell’asse gut-brain hanno anche un effetto sulla percezione del dolore, la modulazione della risposta immune e le emozioni (Figura 1).

Figura 1. Asse intestino-cervello.

Immagine tratta in data 22/05/2023 e tradotta da https://factvsfitness.com/bloating-bad-mood/

 

PSICOBIOTICI

Con il termine psicobiotico si intendono i probiotici in grado di agire sia a livello intestinale che nella psiche, comunicando attraverso l’asse bidirezionale intestino-cervello. I probiotici sono microrganismi vivi, di origine batterica non patogena, che si trovano ad esempio nello yogurt intero bianco, nel kefir, nella ricotta, e che hanno la funzione di arricchire la flora intestinale e potenziare le difese immunitarie. Tra i principali microrganismi impiegati come probiotici ricordiamo: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus sporogenes, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus (9). Un ruolo del microbiota intestinale nell’ansia è stato suggerito dagli effetti benefici legati alla somministrazione di microrganismi probiotici: l’assunzione combinata di Lactobacillus helveticus R0052 e Bifidobacterium longum R0175 ha ridotto gli episodi di ansia nei ratti (10), mentre il trattamento cronico con il probiotico Lactobacillus rhamnosus (JB-1) ha ridotto i livelli di corticosterone indotto da stress e gli stati depressivi negli animali trattati (7). L’assunzione di JB-1 ha determinato una alterata espressione dell’mRNA di GABAB1b e GABAAa2 nelle regioni corticali e subcorticali, che potrebbe essere mediata dal nervo vago, poiché gli animali vagotomizzati non hanno manifestato gli effetti neurochimici e comportamentali legati all’assunzione del probiotico (7). Il microbiota intestinale è anche in grado di modulare la percezione del dolore: specifici ceppi di Lactobacillus possono indurre l’espressione dei recettori l-oppioide e cannabinoide in cellule epiteliali intestinali e così mimare gli effetti della morfina (11). Un potente psicobiotico e’ il Faecalibacterium prausnitzii, riconosciuto produttore di butirrato, noto per la sua attività antiinfiammatoria. Bassi livelli di F. prausnitzii si trovano nelle persone con depressione cronica, morbo di Crohn, obesità e persino asma (12). Bifidobacterium longum è considerato uno psicobiotico anti-ansia, mentre Bifidobacterium bifidum combatte i patogeni come Escherichia coli e Candida albicans e previene l’Alzheimer (13). Infine, Lactobacillus gasseri è risultato utile in uno studio giapponese per abbassare i livelli di cortisolo negli studenti di medicina stressati, il che a sua volta ha permesso loro di iniziare finalmente ad avere un sonno di qualità (14).

 

CONCLUSIONI

L’intestino contribuisce non soltanto al nostro benessere fisico, ma anche a quello psicologico, integrando ed elaborando stimoli esterni e interni ed interagendo con il Sistema Nervoso Centrale. Gli “psicobiotici”, particolari probiotici che agiscono sull’asse intestino-cervello, possono essere un aiuto per la nostra psiche.

 

Riferimenti bibliografici

  1. Aziz, Q., Doré, J., Emmanuel, A., Guarner, F., Quigley, E.M. (2013). Gut microbiota and gastrointestinal health: current concepts and future directions. Neurogastroenterology and Motility, 25(1), 4-15. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23279728/
  2. Cryan, J.F., O’Riordan, K.J., Cowan, C.S.M., Sandhu, K.V., Bastiaanssen, T.F.S., Boehme, M., Codagnone, M.G., Cussotto, S., Fulling, C., Golubeva, A.V., Guzzetta, K.E., Jaggar, M., Long-Smith, C.M., Lyte, J.M., Martin, J.A., Molinero-Perez, A., Moloney, G., Morelli, E., Morillas, E., O’Connor, R., Cruz-Pereira, J.S., Peterson, V.L., Rea, K., Ritz, N.L., Sherwin, E., Spichak, S., Teichman, E.M., Van de Wouw, M., Ventura-Silva, A.P., Wallace-Fitzsimons, S.E., Hyland, N., Clarke, G., Dinan, T.G. (2019). The Microbiota-Gut-Brain Axis. Physiological Reviews, 1,99(4):1877-2013. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31460832/
  3. Suganya, K., Koo, B.S.(2020). Gut–Brain Axis: Role of Gut Microbiota on Neurological Disorders and How Probiotics/Prebiotics Beneficially Modulate Microbial and Immune Pathways to Improve Brain Functions. International Journal of Molecular Science, 21, 7551. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33066156/
  4. Rhee, S.H., Pothoulakis, C., Mayer, E.A. (2009). Principles and clinical implications of the brain-gut-enteric microbiota axis. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, 6(5), 306-14. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19404271/
  5. Cryan, J.F., O’Mahony, S.M. (2011). The microbiome-gut-brain axis: from bowel to behavior. Neurogastroenterology and Motility, 23(3),187-92. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21303428/
  6. Grenham, S., Clarke, G., Cryan, J.F., Dinan, T.G.(2011). Brain-gut-microbe communication in health and disease. Frontiers in Physiology, 7,2:94. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22162969/
  7. Bravo, J.A., Forsythe, P., Chew, M.V., Escaravage, E., Savignac, H.M., Dinan, T.G., Bienenstock, J., Cryan, J.F. (2011). Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve. Proceedings of the National Academy of Sciences, 20,108(38),16050-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21876150/
  8. Liebregts, T., Adam, B., Bredack, C., Röth, A., Heinzel, S., Lester, S., Downie-Doyle, S., Smith, E., Drew, P., Talley, N.J., Holtmann, G.(2007). Immune activation in patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterology, 132(3),913-20. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17383420/
  9. Kerry, R.G., Patra, J.K., Gouda, S., Park, Y., Shin, H.S., Das, G. (2018). Benefaction of probiotics for human health: A review. Journal of Food and Drug Analysis, 26(3):927-939. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29976412/
  10. Messaoudi, M., Violle, N., Bisson, J.F., Desor, D., Javelot, H., Rougeot, C.( 2011). Beneficial psychological effects of a probiotic formulation (Lactobacillus helveticus R0052 and Bifidobacterium longum R0175) in healthy human volunteers. Gut Microbes, 2(4), 256-61. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21983070/
  11. Rousseaux, C., Thuru, X., Gelot, A., Barnich, N., Neut, C., Dubuquoy, L., Dubuquoy, C., Merour, E., Geboes, K., Chamaillard, M., Ouwehand, A., Leyer, G., Carcano, D., Colombel, J.F., Ardid, D., Desreumaux, P. (2007). Lactobacillus acidophilus modulates intestinal pain and induces opioid and cannabinoid receptors. Nature Medicine, 13(1), 35-7. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17159985/
  12. Wang, Q., Li, F., Liang, B., Liang, Y., Chen, S., Mo, X., Ju, Y., Zhao, H., Jiam, H., Spector, T.D., Xie, H., Guo, R. (2018). A metagenome-wide association study of gut microbiota in asthma in UK adults. BMC Microbiol 18, 114. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30208875/
  13. Naomi, R., Embong, H., Othman, F., Ghazi, H.F., Maruthey, N., Bahari, H. (2021). Probiotics for Alzheimer’s Disease: A Systematic Review. Nutrients 14(1), 20. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35010895/
  14. Sawada, D., Kawai, T., Nishida, K., Kuwano, Y., Fujiwara, S., Rokutan, K. (2017). Daily intake of Lactobacillus gasseri CP2305 improves mental, physical, and sleep quality among Japanese medical students enrolled in a cadaver dissection course. Journal of Functional Foods, 31, 188-7. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1756464617300543

 

Biografie

Giovanna Ginestra è Biologa con Dottorato di ricerca in Farmacognosia, tecnico di laboratorio dell’unità operativa Ricerca presso il Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche ed Ambientali dell’Università di Messina.

Giuseppina Mandalari è Professore Associato presso il Dipartimento di Scienze Chimiche, Biologiche, Farmaceutiche ed Ambientali dell’Università di Messina. Le principali tematiche di ricerca affrontate riguardano lo sviluppo di modelli di digestione in vitro e fermentazione, lo studio dell’effetto benefico di alimenti funzionali sul microbiota intestinale e l’analisi dell’attività antimicrobica di composti naturali.

 

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