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FATTORI DI VIRULENZA E TOSSINE

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- Nello stomaco a causa del pH acido non risiedono molti batteri,man mano che il pH diventa meno acido, aumenta anche il numero di batteri presenti.

- Nel colon si concentra la maggiore quantità e varietà di specie.

- La composizione della flora endogena cambia sensibilmente con la dieta.

La somministrazione di un antibiotico per via orale, distrugge la flora endogena,oltre all’eventuale patogeno, lasciando la possibilità a microrganismi opportunistidi instaurarsi.

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MECCANISMI DI DIFESA DEL CORPO UMANO

DIFESE ASPECIFICHE:efficaci nell’eliminazione dellamaggior parte dei microbi.

La resistenza alla colonizzazione ed invasione da parte di patogeniè dovuta alla produzione disostanze e a meccanismi che impediscono la colonizzazione

DIFESE SPECIFICHE:rivolte verso particolari microrganismirappresentate dal sistema immunitario

Saliva: presenza di lisozima

Sangue: proteine inibitorie

Ciglia e muco

Cellule ciliate

Microflora endogena

Muco e fagociti

pelle

Svuotamento del tratto urinario

acidità (pH 2) epresenza di sali biliari

Rapido cambiamento di pH

Microflora endogena

- Il singolo strato di cellule epiteliali è rivestito da uno spesso strato di mucinache intrappola le cellule microbiche prima che possano raggiungere l’epitelio- Un microrganismo che riesce ad attaccarsi alle cellule può essere eliminato conla desquamazione- L’arma specifica del sistema di difesa mucosale è il MALT (Mucosal-associatedlynphoid tissue) costantemente attivo. Si tratta di un sistema immunitario indipendente da quello centrale.- L’induzione del MALT determina anche una risposta immunologica a distanza

DIFESA DELLE MUCOSE

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A seconda del distretto il SISTEMA IMMUNITARIO MUCOSALEsi distingue in:

GALT mucosa intestinaleNALT mucosa nasaleBALT mucosa bronchialeVALT mucosa vaginale

Il GALT anatomicamente è formato da aggregati linfoidi prominenti detti PLACCHE DI PEYER, nell’intestino tenue e aggregati linfoidi piùpiccoli diffusi nel colon.

L’induzione del GALT porta alla produzione di anticorpi di classe IgA-S(IgA di secrezione) che una volta secrete sulla superficie della mucosaprevengono l’adesione dei patogeni alle mucose, formando immunomplessieliminati poi dai movimenti cellulari e dalle secrezioni cellulari

Oltre all’immunità specifica costituita dal GALT, entrano in gioco una seriedi fattori ASPECIFICI rappresentati ad esempio da:

MUCINA miscela di proteine e polisaccaridi il cui ruolo fondamentale è quello di intrappolare i microrganismi impedendone l’accessoalle cellule epiteliali. Contiene proteine ad elevata attivitàantimicrobica come:LATTOFERRINA proteina che lega il ferro privando i microrganismi di tale elemento;LISOZIMA un enzima che digerisce la parete cellulare dei batteriDEFENSINE proteine capaci di aggregarsi nella membrana citoplasmatica microbica formando dei pori che alterano la continuità della membrana portando alla morte cellulare.

pH ACIDO ad esempio nello stomaco che rende il contenuto gastricopraticamente sterile

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“ batteri vivi che quando ingeriti conferiscono

all’organismo effetti benefici che vanno oltre

quelli nutrizionali “

Probiotici

QUALI SONO I PREREQUISITI PER UN PROBIOTICO?

L’isolamento di ceppi “probiotici” avviene verificando alcune caratteristiche ritenute fondamentali e ormai generalmente riconosciute da diversi gruppi di ricerca.

Essere di origine umana:Nella ricerca di nuovi ceppi probiotici si parte spesso da segmenti di intestino isolati chirurgicamente.

Essere non patogeno

Essere resistente ad acido gastricoI ceppi che devono essere testati, vengono cresciuti in presenza di acido gastrico (prelevato da soggetti sani) di cui viene misurato il pHprima dell’utilizzo. Diversi Lattobacilli così isolati (L. salivarius) si mostrano in grado di superare la barriera acida dello stomaco.

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Essere resistente alla bileGli acidi biliari vengono prodotti nel fegato dal colesterolo e secreti nel duodeno dalla cistifellea. Gli acidi biliari mostrano attivitàanti-batterica inibendo la crescita in vitro di E. coli, Enterococcus sp., Klebsiella sp.I ceppi di cui si vuole stabilire la capacità probiotica vengono cresciuti in presenza di diverse concentrazioni di sali biliari (0.3-7.5%).Le piastre vengono incubate a 37°C in condizioni anaerobiche ed osservate dopo 24-48 h.Vengono ulteriormente caratterizzati i ceppi in grado di crescere in presenza di concentrazioni fisiologiche di sali biliari.

Essere capace di aderire alle cellule epiteliali dell’intestinoPrerequisito fondamentale è la capacità di aderire al tessuto epitelialeintestinale.L’adesività dei ceppi in esame viene valutata in vitro utilizzando linee cellulari eucariotiche (Caco-2, HT29) in grado di riprodurre le caratteristiche morfologiche e fisiologiche degli enterociti umani.L’adesività viene misurata rispetto ad un ceppo di controllo ben caratterizzato (L. rhamnosus GG-LGG).

Produrre sostanze antimicrobicheDiversi composti metabolici prodotti dai batteri lattici mostrano attivitàantimicrobica (acidi organici, acidi grassi, batteriocine).I ceppi isolati da campioni di tessuto umano vengono testati per la loro capacità di produrre sostanze antimicrobiche, contro diversi batteri indicatori: Listeria, Bacillus, Entercoccus, Staphylococcus, Clostridium, E. coli, Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus.Si osserva su piastra la comparsa di un alone di inibizione della crescita del batterio indicatore, intorno alla colonia del potenziale probiotico.

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Sui ceppi selezionati sulla base delle caratteristiche sopra descritte possono essere effettuati dei test in-vivo, prima su sistema murino, poi umano, per valutare:

La capacità di persistere, anche per brevi periodi, nel tratto gastro-intestinaleViene testata la sopravvivenza al transito attraverso il tratto gastrointestinale, somministrando una quantità nota di cellule a topi e contando il numero di cellule prodotte nelle feci ed il tempo di escrezione.

La capacità di modulare la risposta immunitaria

Mostrare resistenza a diversi processi tecnologici (vitalità ed attività nei mezzi utilizzati per la somministrazione)

Probiotici Patogeni invasivi

- Formano una barriera protettiva- Producono sostanze che inibiscono

la crescita dei patogeni e stimolano il sistema immunitario

- Contribuiscono alla digestione dei micronutrienti

- Sintetizzano vitamine e nutrienti- Riducono il colesterolo- Contribuiscono a mantenere le normali

funzioni intestinali

- Producono sostanze tossiche- Possono invadere le cellule epiteliali

della mucosa- Possono causare un danno cellulare

massivo- Possono invadere altri tessuti e organi- Abbassano le difese immunitarie- Peggiorano le condizioni generali

dell’intestino

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EFFETTI DEI PROBIOTICI

- Prevenzione e trattamento delle infezioni intestinali- Diarrea infantile sostenuta da rotavirus- Diarrea associata all’assunzione di antibiotici, infezioni del tratto gastrointestinaledovute alla prevalenza di patogeni opportunisti;l’instaurarsi di una infezione sostenuta da Clostridium difficile o la proliferazioneeccessiva di Candida albicans sono spesso associate ad un trattamento prolungatocon antibiotici.La somministrazione di probiotici si è rivelata utile sia nel trattamento che nella prevenzione di questi problemi.- Diarrea del viaggiatore da ceppi enterotossigenici di E. coli

- Gastriti associate alla presenza di Helicobacter pyloriStudi in vitro hanno dimostrato la capacità di L. acidophylus e L. rhamnosus diinibire Helicobacter

- Costipazione;-Allergie ad alcuni alimenti: evidenze che enzimi prodotti da L. rhamnosus contribuiscono

alla degradazione di antigeni rendendoli non allergenici-Modulazione del sistema immunitario: diverse specie di lattobacilli e bifidobatteri

aumentano la produzione di IgA- Intolleranza al lattosio;

Studi recenti hanno dimostrato come l’equilibrio della flora endogena possa essere considerato un valido sistema di prevenzione.

Un ampio consumo di Lattobacilli e Bifidobatteri può essere infatti correlato ad una bassa incidenza di cancro del colon. I meccanismi con cui i probiotici esercitano questa funzione possono essere diversi e non ancora ben conosciuti:

- alterazione delle condizioni fisico-chimiche nel colon;- capacità di degradare potenziali sostanze cancerogene;- produzione di sostanze antitumorigene e antimutageniche;- stimolazione del sistema immunitario dell’ospite.

Diverse evidenze suggeriscono che la dieta svolge un ruolo significativo nell’eziologia del cancro del colon.

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MECCANISMI DELL’ATTIVITA’ PROBIOTICA

EFFETTI BIOCHIMICIBATTERIOCINE proteine o complessi proteici prodotte da una specie batterica

con effetto antagonistico su specie strettamente correlate al batterio produttore

ACIDI GRASSI A CATENA CORTA metaboliti di Lattobacilli e Bifidobatteri il cui accumulo riduce il pH inibendo la crescita di patogeni e batteri potenzialmente pericolosi

COMPETIZIONE PER I NUTRIENTI

ADESIONE ED AGGREGAZIONE A LIVELLO DELLA MUCOSA INTESTINALE:AggH proteina di superficie isolata da L. reuteri un ceppo capace di autoaggregazioneACIDI LIPOTEICOICI sono coinvolti nell’adesione di L. johnsonii alle cellule Caco-2Mub adesina che consente l’adesione di L. reuteri al mucoS-layer struttura proteica costituita da un’unica proteina organizzata in monostrato che riveste la cellula batterica

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Lactobacillus acidophilus

LATTOBACILLI

- Bacilli Gram+, non formano spore, generalmenteimmobili.- Possono essere divisi in sottogruppi sulla basedella via che utilizzano per fermentare il glucosio(omofermentanti o eterofermentanti)- Costituiscono la lora batterica dominante dei foraggi insilati, hanno un ruolo fondamentale nellaproduzione di formaggi, di salumi, nel settoreenologico- Sono una componente fondamentale della florabatterica del tratto gastrointestinale di tutti gli animali a sangue caldo-Sono microrganismi GRAS (Generally Regarded as Safe)

BIFIDOBATTERI

- Costituiscono un genere separato sulla base della loromorfologia, biochimica, costituenti della parete cellularecomposizione del DNA;- Bacilli GRAM+, non formano spore, costituisconofino al 25% della microflora endogena del tratto gastrointestinale;- Contribuiscono sensibilmente ai processi fermentatividei carboidrati nel colon.

Insieme ai Lattobacilli sono i primi colonizzatori deltratto intestinale alla nascita. La flora endogena si diversifica nel tempo anche grazie all’esposizione adaltri alimenti.Compaiono Clostridi, Bacteroides, Enterobatteri, Streptococchi.

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LC1 un latte fermentato contiene il ceppo Lactobacillus johnsonii LA1

- A seguito dell’assunzione di un latte fermentati contenente L. johnsonii il numero di lattobacilli presenti nelle feci aumentava fino a dieci volte

- Studi in vitro hanno dimostrato la capacità di L. johnsoniidi impedire l’adesione di diversi patogeni come E. coli (EPEC),Yersinia pseudotubercolosis, S. typhimurium

- In seguito al consumo si è osservata nel sangue un aumentodella attività fagocitaria

- Il brodo di coltura di L. johnsonii ha dimostrato in vitro un effetto battericida nei confronti di Helicobacter pylori, un latte fermentatocontenente L. johnsonii è in grado di diminuire la densità dicolonizzazione e l’infiammazione nello stomaco

Bacillus subtilis COME PROBIOTICO

Spore di B. subtilis sono da molti anni in commercio come probioticoENTEROGERMINA

- l’utilizzo delle spore come probiotici non è limitato al consumo umano, ma èesteso anche all’allevamento di pollame in sostituzione degli antibiotici- la somministrazione orale di spore è in grado di prevenire tutti gli aspetti dell’infezione quando i polli vengono infettati con un ceppo enteropatogeno di E. coli

Studi recenti hanno esaminato la composizione di diversi preparati probioticiattualmente in commercio, rivelando una scarsa rispondenza delle specie presenti rispetto alle indicazioni del prodotto

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ALIMENTI “PROBIOTICI”

Accanto al latte fermentato e allo yoghurt, alimenti noti per le loro proprietàprobiotiche, sempre maggiore attenzione è rivolta alla produzione di alimenti che possano fungere da “veicoli” di specie probiotiche:

- Ceppi produttori di batteriocine vengono utilizzati per la produzione di formaggi che risultano quindi “naturalmente” protetti dalla proliferazione di specie patogene

- Produzione di formaggi (Cheddar) con ceppi di Lattobacilli (L. salivarius e L.paracasei) isolati dall’uomo e caratterizzati per le loro potenzialitàprobiotiche. I dati dimostrano che il Cheddar così ottenuto può essere utilizzato per somministrare probiotici al consumatore.