Microbiota, alimentazione e stili di vita...Alimentazione Microbiota of obese mice have a 50%...
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Microbiota , alimentazione e stili di vita Prof. Francesco SOFI, MD, PhD Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica – Università degli Studi di Firenze SOD Nutrizione Clinica – AOU Careggi
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Microbiota, alimentazione e stili
di vita
Prof. Francesco SOFI, MD, PhD
Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica – Università degli Studi di Firenze
SOD Nutrizione Clinica – AOU Careggi
“All disease begins
in the gut”
Hippocrates, 460 – 370 BC
2
Attività fisica
3
Attività fisica
Evans, 2013; Allen et al., 2015
L’attività fisica sembra avere effetti positivi a livello intestinale
DIVERSITÀ MICROBICA
EQUILIBRIO TRA SPECIE BENEFICHE
E SPECIE PATOGENE
Evidenze da studi su modelli animali dimostrano che:
4
Attività fisica
Inoltre, l'esercizio fisico è anche in grado
di ridurre il tempo di transito delle feci nel
tratto gastrointestinale. Questo riduce il
contatto dei patogeni con lo strato di
muco gastrointestinale e di conseguenza
con il sistema circolatorio, diminuendo
l'azione delle popolazioni indesiderate
anche quando sono presenti.
5
Attività fisica
Aumento dell’abbondanza
relativa di Veillonella atypica nei
maratoneti post-maratona
L’inoculo di Veillonella atypica in
modelli murini era in grado di
aumentare la loro performance
nella corsa, tramite la
conversione metabolica del
lattato prodotto durante
l’attività fisica in propionato
Scheiman et al., 2019
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Attività fisica
Gubert et al Neurobiology of Disease 134 (2020)
Studi preclinici hanno mostrato che un’attività fisica MODERATA:
OVERALL REDUCTION OF GUT INFLAMMATION
key antioxidant enzymes (catalase and glutathione peroxidase)
anti-inflammatory cytokines (including IL-10)
anti-apoptotic proteins (including Bcl-2) in intestinal lymphocytes
proinflammatory cytokines (TNF-α and IL-17)
proapoptotic proteins (caspase 3 and 7)
Le evidenze sull’uomo sono ancora limitate7
Attività fisica
Clark and Mach Journal of the International Society of Sports Nutrition (2016)
High-intensity exercise
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Attività fisica
J Clin Gastroenterol 2018
Dal 20% al 60% degli atleti soffre di stress causato da eccessivo allenamento e
recupero inadeguato
“Selected beneficial bacteria could positively affect athletes undergoing periods
of intense training and may assist in the performance recovery”
Un recente studio ha mostrato l’effetto positivo della somministrazione di
Bifidobacterium breve BR03 e Streptococcus thermophilus FP4 sulla performance, sul
recupero, e sull’infiammazione dopo esercizio fisico intenso
Supplementare la dieta con prebiotici o probiotici in grado di migliorare la funzionalità
intestinale potrebbe rappresentare una vera e propria terapia per gli atleti
9
“It is estimated that dietary alterations are responsible
for 57% of the gut microbiota entire variation, whereas
genetic background explains only 12%”
Alimentazione
10
Most of the studies have evaluated associations between foods, food groups or
nutrients and gut microbiota
Nutrients
Foods
Food groups
Diet
Alimentazione
11
Alimentazione
12
Gut microbiota characterization of childrenaged 1 to 6 years
Fecal microbiota of 14 African children (BF) living
in a rural village of Boulpon, Burkina Faso
Fecal microbiota of 15 European children (EU)
living in the urban area of Florence, Italy
Alimentazione
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Alimentazione
Others
Proteobacteria
Firmicutes
Bacteroidetes
Actinobacteria
EUBF
Firmicutes Bacteroidetes14
Ley RE et al. 2005. PNAS
BacteroidetesFirmicutes
Alimentazione
Microbiota of obese mice have a 50% reduction in Bacteroidetes relative to
lean mice, and a significantly greater proportion of Firmicutes 15
Human gut microbes associated with obesity
Ley et al., Nature 2006
Alimentazione
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E’ possibile modulare il microbiota intestinaleattraverso un intervento nutrizionale?
Alimentazione
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RESULTS
0
MD
pre
MD
post
1
0.8
0.6
0.4
0.2Pro
port
ion
of to
tal p
roka
ryot
es (
%)
Betaproteobacteria
0
10
8
6
4
2
Enterorhabdus Lachnoclostridium Parabacteroides
0
1
0.8
0.6
0.4
0.2
Burkholderiales
0
MD
pre
MD
post
1
0.8
0.6
0.4
0.2
Alcaligenaceae
MD
pre
MD
post
MD
pre
MD
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0
10
8
6
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2
0
10
8
6
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2
0
MD
pre
MD
post
1
0.8
0.6
0.4
0.2
Parasutterella
MD
pre
MD
post
MD
pre
MD
post
Class Order Family Genus
Impact of the diets on gut microbiota composition
Pro
po
rtio
n o
f to
tal p
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yote
s (%
)
Mediterranean diet
0
VD
pre
VD
post
4
3
2
1
Eubacterium
Coprostanoligenes
0
1.2
Odoribacter Streptococcus
0
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8
6
4
2
AnaerostipesClostridium
Sensu Stricto
VD
pre
VD
post
VD
pre
VD
post
0
0.6
0.4
0.3
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0.1
0
20
15
10
5
0
VD
pre
VD
post
2
1.5
1
0.5
Tyzzerella
VD
pre
VD
post
VD
pre
VD
post
VD
pre
VD
post
0
6
4
3
2
1
5
0.8
0.6
0.4
0.2
1
Methanobrevibacter
0.5
Genus
Pro
port
ion
of to
tal p
roka
ryot
es (
%)
0
VD
pre
VD
post
4
3
2
1
Eubacterium
Coprostanoligenes
0
1.2
Odoribacter Streptococcus
0
10
8
6
4
2
AnaerostipesClostridium
Sensu Stricto
VD
pre
VD
post
VD
pre
VD
post
0
0.6
0.4
0.3
0.2
0.1
0
20
15
10
5
0
VD
pre
VD
post
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1.5
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Tyzzerella
VD
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VD
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VD
pre
VD
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VD
pre
VD
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1
5
0.8
0.6
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0.2
1
Methanobrevibacter
0.5
Genus
Pro
port
ion
of to
tal p
roka
ryot
es (
%)
Vegetarian diet
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Fam. Clostridiaceae
Gen. Anaerostipes
Gen. Clostridium sensu stricto
Gen. Enterorhabdus
Gen. Slackia
Gen. Veillonella
CFU/mL
MD VD
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Fam. Clostridiaceae
Gen. Anaerostipes
Gen. Clostridium sensu stricto
Gen. Enterorhabdus
Gen. Slackia
Gen. Veillonella
CFU/mL
MD VD
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Fam. Clostridiaceae
Gen. Anaerostipes
Gen. Clostridium sensu stricto
Gen. Enterorhabdus
Gen. Slackia
Gen. Veillonella
CFU/mL
MD VD
OTUs
Pagliai et al. EJON 2019
RESULTS
Spearman’s correlation analysis
Association between SCFAs and inflammatory profile
Pagliai et al. EJON 2019
20
RESULTSQuantification of impact of the diets on microbiota, clinical and
biochemical variables
Mediterranean diet
Negative correlations:
AST
Vit. B-12
HDL-c
IFN-gamma, IL-6
Positive correlations:
Ferritin
LDL-c
MCP-1
Vegetarian diet
Negative correlations:
Hematocrit
AST
Insulin
IL-6, IL-17
L-, G-, M-derived ROS
Positive correlations:
Glucose, HOMA-index
TG, LDL-c, Total-c
Urea, uric acid
Iron, calcium
IL-10, IP-10, VEGF
Pagliai et al. EJON 2019
CONCLUSIONS OF THE STUDY
A short term MD or VD induces no major changes in the GM composition
confirming that dietary interventions must be protracted over longer periods to
scratch the GM’s resilience.
Difference in the abundance were found only at genus level, between and within
the two dietary intervention.
An opposite variation of SCFAs was reported between the two dietary
interventions, in particular for propionic acid.
Several associations were found between certain bacterial groups, clinical and
biochemical parameters, suggesting that modification of the GM could be
responsible for the cardiovascular protection associated with the two diets.
Modifications of SCFAs after MD was negatively associated with a number of
inflammatory cytokines, supporting the anti-inflammatory properties of the MD
Pagliai et al. EJON 2019
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