1   Microbiota umano e sue  relazioni nel sano e malato

Batteri primi segni di vita sulla terra adattati anche alle condizioni più estreme e noi siamo in un certo senso una loro evoluzione

2

Definizione di microbiota umano:la totalità dei batteri presenti nel tubo

digerente (flora batterica)

6-10 miliardi di batteri, 500-1000 specie diverse

Cute  mille miliardi di batteri residenti

Bocca 10 miliardi

Intestino (soprattutto nel colon) 1000 miliardi

500‐1000 specie diverse

Batteri totali > 100.000 miliardi (10:1 rapporto con le 

cellule umane)

Il più

complesso ecosistema del pianeta!

Batteri & Uomo

Catalogo dei geni microbici intestinali umaniNature, 2010; 464 (7285)59-65

3.3 milioni di geni

150 volte i geni del nostro genoma

Siamo dei superorganismi il cui metabolismo è una amalgama di componenti umane e microbiche

Microbioma umano:la totalità dei batteri, dei loro

genomi e tutte le conseguenti interazioni ambientali esercitate

sull’organismo umano

Joshua Lederberg, PhD (1925-2008)American molecular biologist

1958 Nobel laureate

Naso 10 g   (Streptococco)

Bocca 20g   (guance streptococchi, denti 

Neisseria)

Vagina 20 g   (Lactobacilli)

Cute 200 g   (Staffilo, Corinebatteri)

Intestino 1 Kg   (Bacteriodi)

Peso complessivo 1.2 Kg

•Primo trasferimento del microbioma avviene alla nascita

•Parto eutocico (microbioma simile a quello della madre)

•Cesareo (specie predominanti simili a quelle presenti in ospedale)

•Allattamento al seno esercita una ulteriore influenza del microbioma materno sul neonato

Nasciamo 99% umani ma moriamo al 90% microbi!

8

Funzioni del microbioma umano

1. Sintesi di vitamine2. Decomposizione di sostanze chimiche,

farmaci e nutrienti3. Supporto per il metabolismo dei grassi4. Competizione con i germi patogeni5. Stimolo per l’angiogenesi6. Mantenimento equilibrio e sviluppo del

sistema immuneHolmes 2011

9

Human Microbiome Project 2008www.hmpdacc.org

1. Caratterizzare le comunità di microrganismi umani

2. Valutare le vie metaboliche e funzionali microbiche

3. Capire i meccanismi responsabili delle differenze e similitudini delle popolazioni microbiche che le persone condividono

4. Determinare la funzione dei batteri nel mantenimento della salute o sviluppo di malattie

Si è stimato che il microbioma contenga tra i 3.500-35.000 gruppi di specie definibili dall’analisi del loro DNA (Operational Taxonomic Units)

Muszer 2014

10

Microbioma: sviluppo e mantenimento delle malattie

1. Obesità2. Tumori gastrointestinali3. IBD4. Dermatite atopica, Psoriasi, Acne.5. Diabete tipo 16. Artrite reumatoide7. Aterosclerosi8. Autismo9. Sclerosi Multipla

Muszer 2014

Microbiota Intestinale: Alterazioni durante il ciclo di vita dell’uomo

Ottman, N. Front Cell Infect Microbiol. 2012;2:104

Microbiota intestinale: Influenze   ambientali   e  risposta    immune

13

Sistema immune e cervello

1. CD4+ T-linfociti (Th2) necessari per sviluppo plessi meningei e coroide attraverso il rilascio di fattori di crescita. Baruch and Scwartz 2013

2. Comunicazione via citochine fra sistema immune e cervello . Miller 2013

3. Farming (allevamento) del microbiota da parte del sistema immune e sviluppo del SNC. Desbonnet 2014

4. Fenomeni infettivi/infiammatori in gravidanza ed alterazione dello sviluppo SNC (autismo, schizofrenia). Meyer 2013

5. Stato infiammatorio alterato/ridotto e maggior risposta infiammatoria agli stress psicosociali (Rook 2013) o incremento della PCR e rischio depressivo (Miller 2014)

6. Interazione fra stress peri-neonatalele/microbiota/asse ipotalamo-ipofisario e salute in età adulta (Rook 2014)

•Modificazioni in 24 ore della flora con diete diverse (Bacteroides con dieta iperproteica-lipidica, ricca zuccheri, povera in fibre; Prevotella con dieta ricca in carboidrati complessi, povera in grassi)

•Ma mantenimento imprinting iniziale

Microbioma dinamico con diete diverse

Una esposizione ad una ampia varietà

di batteri  ambientali associata ad una dieta ricca in fibre 

aumenterebbe la varietà

del microbioma che  eserciterebbe positivi effetti sul sistema immune

Riduzione che avviene invece riconsumando cibi  ricchi in nutrienti e non contaminati

Diete ricche in grassi, proteine e zuccheri a rapido  assorbimento insieme a ridotte fibre solubili ed 

insolubili sono associate ad una rapido aumento di  malattie infiammatorie non infettive dell’intestino

Microbioma dinamico con diete diverse

Rook 2014

16

Disbiosi (termine coniato dal  Nobel per la medicina nel 

1908 Elie Metchnikoff Илья Ильич

Мечников): 

distruzione del normale  equilibrio tra flora batterica 

protettiva e patogena

Vecchio o Nuovo concetto

Rischio di ammalarsi di malattie infiammatorie croniche intestinali e

numero di cicli di antibiotici assunti nella prima infanzia

I pazienti con Morbo Celiaco erano  prevalentemente nati con parto cesareo rispetto ai 

controlli (O.R. 1,8, 95%)

Positiva associazione fra parto cesareo e successiva  comparsa di Morbo Celiaco (O.R. 1.15, 95%)

Disbiosi batterica come possibile meccanismo  responsabile dell’aumentato rischio di Morbo  Celiaco nei bambini nati con parto cesareo

La ricerca del microbioma umano attraverso la  sequenza del DNA batterico ha ridefinito cosa 

significa considerarsi  “esseri umani”

L’uomo è un superorganismo che rappresenta una  miscela di tratti genetici umani e batterici

Il microbioma umano ha un’importante impatto sulla  nostra digestione, metabolismo, sistema nervoso ed 

immune e di conseguenza sulle malattie

La maggior parte delle interazioni con i batteri sono  di tipo neutrale o di mutuo aiuto mantenendo una 

tolleranza o equilibrio essenziale per la salute umana

Alterazioni del microbioma legato allo stile di vita  moderno (dieta, igiene eccessiva, abuso di antibiotici, 

vaccinazioni ecc) potrebbe essere una delle maggiori  concause di molte malattie metaboliche , 

degenerative e neuropsichiatriche, attualmente in  forte aumento

•Dieta accettata positivamente negli anni (preferita dai genitori rispetto ai farmaci, cibo come primo dovere dei genitori, cibo come premio ecc.).

•Grosso successo come terapia alternativa

•Aneddotico impiego in psichiatria dagli anni ‘20-’30 soprattutto per l’epilessia (Dr Wilder)

•Teoria degli oppiodi esogeni in autismo, schizofrenia, psicosi-post parto Reichelt Peptides in schizophrenia. Biol Psichiatry 1991; 29:515-17

• Escrezione dei peptidi urinari aumentata e loro presenza nel liquido cerebrospinale nei pazienti con autismo. Kinvsberg A randomizad controlled study of dietary intervention in autistic syndromes. Nutr Neuroscience 2002; 5:251-261

•Metanalisi (Cochrane nel 2004 e 2008; popolazione pediatrica ed adulti), identificati dal 1965 al 2007

61 studi.

•58 con difetti metodologici, solo 3 studi che riportavano 2 trials su 2 piccoli gruppi (10 e 15 soggetti trattati per 12 mesi). Il primo con evidente miglioramento socializzazione e riduzione stereotipie; nel secondo non significative differenze rispetto ai controlli. Non eventi avversi o complicazioni

Chang Gung Med J 2009;32:459-65)

Whiteley 2012: dieta migliora il comportamento, tuttavia non esistono fattori predittivi (miglior risposta o non responder).

Front Human Neurosci 2012; 6:344

dieta di esclusione con miglioramento clinico assorbitivo ma scarsa conoscenza dei

processi fisiopatologici coinvolti

Traver et al 2010

Interessamento infiammatorio di organi a distanza dall’intestino

Gut Brain paradigm

Savidge et al 2007

La questione chiave nella patogenesi del Morbo celiaco

1.Che cosa o che trucco ha permesso ai pazienti geneticamente a rischio per il Morbo Celiaco di tollerare il glutine per decenni e sviluppare una malattia solo più tardi?

2.Cosa influenza o induce il passaggio da tolleranza a guerra al glutine?

3.Come possiamo riscrivere la storia naturale del Morbo Celiaco data l’evidenza attuale di un cambiamento nella sua espressività come frequenza o clinica?

Quali fattori stanno portando ad una vera e propria epidemia di disordini correlati al glutine?

1. Qualità e quantità del glutine2. Allattamento materno o artificiale3. Momento di introduzione del glutine4. Alimenti, lieviti, conservanti, pesticidi,

dolcificanti o altre sostanze presenti in maggior quantità nella dieta attuale

Tutte condizioni in grado di alterare la composizione dei batteri intestinali (microbioma) in grado di influenzare l’interazione fra antigeni e sistema immunitario dell’intestino

Conclusioni•Evidenza di interazioni continue tra cibo, sistema immune e sistema nervoso centrale•Rivisitazione di concetti che vedevano il cervello come sistema chiuso, in grado di dirigere ma essere poco influenzabile da condizioni organiche esterne•Rivedere i nostri pre-concetti per molte malattie del comportamento o psichiatriche

Autismo è una patologia comportamentale,  perché

ricercare i sintomi gastrointestinali ?

Autismo & Intestino

Problemi

•Paziente che non comunica in modo  appropriato

•Sintomi GEL legati alla malattia NP o solo  concomitanti?

•Pazienti con soglia del dolore elevata

•Convivenza con disagio/dolore da sempre,  non percezione di dolore acuto

70% vs 28% controlli

46% vs 21%Valicenti‐McDermott M.et al 2006 

Chandler S.  2013

> 70% (studi  prosepettici)

D’Souza  Y. Et al 2006Melmed  R. et al 2000Horvath K. Et al 2002

Stipsi 40% vs 17%  e  dolore  

25% vs 16% ma non per altri  sintomi

Ibrahim SH. et al 2009

Nessuna differenza   (lavori 

retrospettivi su report del  medico di base )

Black  C. et al 2002Fombonne  E. et al 2006

Taylor B. et al 2002

Non differenze ma stessi diritti 

di essere studiatiBuie T. et al 2010

ControPro

Come stai Michele?Cara 

mamma 

non 

sto 

bene. 

Devo 

muovermi 

in 

continuazione 

sono 

agitato  e  teso. Bisogna  che escludo l'udito perché

è

sovraeccitato. Bisogna che io assuma posizioni antalgiche per il dolore alla pancia. Ho 

lo 

stimolo 

continuo 

ad 

andare 

in 

bagno 

e 

un 

dolore 

sordo 

continuo 

al perineo. Sono confuso e annebbiato mi è difficile fare tutto.Cosa fai per il tuo malessere?Mi isolo ho bisogno di calma di silenzio. Mangerei sempre per alleviare il 

dolore 

all'addome. 

Sono 

sovra 

eccitato 

e 

gli 

stimoli 

mi 

arrivano amplificati e distorti. Fa male tutto questo risulta insopportabile a me  stesso.

Tutti questi sintomi sono gli stessi che si ripresentano  ciclicamente?Si e mi annientano psicologicamente.

Dall’inizio 

dell’attività

ambulatoriale 

2005, 

sono 

giunti  alla nostra osservazione oltre 900 pazienti da tutta Italia  che presentavano:

Sintomatologia 

gastroenterica 

(disturbi 

dell’alvo, 

dolore 

addominale, reflusso, malassorbimento, selettività

alimentare)

Patologia neuropsichiatrica  spettro autistico

Sono 

stati 

prescritti 

a 

tutti 

esami 

di 

primo 

livello 

che  comprendevano:

Ematochimici (screening IBD/malassorbimento, mutazione HLA 

per malattia celiaca)

Feci (parassitologico/Hb feci/micologico/calprotectina fecale)

Ecografia addome completo ed intestinale

Sottoposti ad endoscopia  (EGDS/Colon con biopsie) 

+ videocapsula nei casi selezionati

160 maschi

23 femmine

96

13

49

7 15 3

INTENSITA’

DOLORE scala soggettiva 0‐4

Dolore moderato-forte il 66% dei maschi e 78% delle femmine

D/ istologica DUODENO (%)

D/ istologica COLON (%)

Sulla base dei dati istologici, si è

iniziata una terapia

Dieta  senza glutine, caseina 

Terapia    farmacologica 

GEL 

(diversificati 

a 

seconda 

del 

paziente) 

con  mesalazina, budesonide, beclometasone, immuno‐soppressori, anti‐TNF:

% incremento del peso corporeo nel follow‐ up

VARIAZIONE DEL NUMERO PZ MASCHI CON DOLORE nel follow‐up

Dolore moderato-forte dal 66% al 26,6% dei casi

VARIAZIONE DEL NUMERO PZ FEMMINE CON DOLORE nel follow‐up

Dolore moderato-forte dal 78% dei casi al 33,3% dei casi

MASCHI

VARIAZIONE DEI SINTOMI NP nel follow‐up

FEMMINE

VARIAZIONE DEI SINTOMI NP nel follow‐up

Tipizzazione immuno-genetica

Identificazione di malattia infiammatoria Intestinale aspecifica oltre Wakefield e Gonzales

Miglioramento  dolore e  sintomi GEL con dieta e  terapia farmacologica

Il paziente con disturbo  comportamentale deve 

essere valutato come  tutti gli altri pazienti

Considerare il  coinvolgimento 

cerebrale come  possibile  complicanze extra‐

intestinale

Calcolare nell’espressività dei sintomi la soglia del  dolore spesso elevata