LA FLORA BATTERICA INTESTINALE E IL SUO RUOLO NELLE

LA FLORA BATTERICA INTESTINALE E IL SUO RUOLO
NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
PRIMA PARTE
LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
La microflora intestinale raggiunge una quota di 100.000.000.000-100.000.000.000.000
microrganismi per grammo di feci e, in condizioni normali, è rappresentata
principalmente da Batterioidi e Bifidobatteri tra i batteri anaerobi e da Clostridi,
Enterobatteri, Enterococchi, Lattobacilli e Stafilococchi tra quelli aerobi.
Nell’intestino troviamo però anche virus, miceti (lieviti e funghi). Questi microbi per
quantità e distribuzione variano da individuo a individuo. La colonizzazione dell’intestino
da parte di questi bacilli ha inizio fin dalla nascita e si completa nel giro di pochi giorni.
Ad alterare la composizione e l’entità della flora batterica del neonato è il tipo di parto
(naturale o cesareo), l’alimentazione ricevuta (al seno o artificiale) e l’ambiente
circostante.
La flora batterica intestinale è in
continua evoluzione alla ricerca di un
equilibrio che concorre alla salute
della persona.
Già dalla nascita inizia una costante
evoluzione legata PRINCIPALMENTE
a fattori ambientali e alimentari
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Figura 1: distribuzione dei microbioti nell’apparato digerente
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Figura 2: l’importanza della flora batterica intestinale
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Figura 3: funzioni della flora batterica intestinale
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Figura 4: fattori che influenzano la flora batterica intestinale
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Figura 5: Cambiamento della Flora Batterica Intestinale nel corso della vita.
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Questo spiega perché, con l’avanzare degli anni, la flora intestinale può cambiare, anche
considerevolmente. Tramite l’esame batteriologico delle feci e la coltura dei batteri è stata
evidenziata una netta prevalenza di batteri anaerobi, rispetto a quelli aerobi.
La varietà di generi ha portato a definire la microflora intestinale come un organo
nell’organo
La flora batterica intestinale
rappresenta un “organo
nell’organo”: questa definizione è
alla base delle strategie di
intervento in prevenzione o cura
sulla stessa
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1 LA FLORA BATTERICA INTESTINALE
Conoscere i batteri, comprendere qual è il loro ruolo è importante per aumentare la
consapevolezza dell’importanza della Flora Batterica Intestinale e quali strategie di
prevenzione e di cura possono giovarsi di una preziosa alleanza.
Occorre capire le principali dinamiche che sono all’origine dello sviluppo dei batteri che,
fisiologicamente o patologicamente, incidono nelle condizioni di salute dell’individuo
Come sono e come
vivono i batteri?
COSA E’ UN BATTERIO
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LA FLORA BATTERICA INTESTINALE E IL SUO RUOLO
NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
PRIMA PARTE
COSA E’ UN BATTERIO
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2 COSA E’ UN BATTERIO
I batteri posseggono una
struttura cellulare
caratteristica (cellula
Procariota)
Il nome di “batterio” (o “battere”) viene dato a “organismi unicellulari“ di dimensioni
minuscole (in media qualche millesimo di millimetro) di struttura molto semplice.
Per molto tempo si tèso a classificare i batteri al limite del regno vegetale, per la presenza
della parete cellulare; oggi più modernamente vengono classificati in un regno sé
(PROTISTI O MICROBIOTI).
La caratteristica fondamentale del batteri è costituita dalla loro struttura cellulare (cellula
PROCARIOTA) diversa dalla cellula animale (cellula EUCARIOTA).
Testimonianze fossili datano la presenza dei batteri sulla terra da 3,5 a 3,8 milioni di anni
fa, quindi sono ritenuti tra le forme di vita più antiche del nostro pianeta.
PROCARIOTA
PRIVA DEL NUCLEO
EUCARIOTA
NUCLEO BEN FORMATO
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2 COSA E’ UN BATTERIO
I batteri posseggono una
struttura cellulare
caratteristica (cellula
Procariota)
http://www.youtube.com/watch?v=xpXixNp5DfQ
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2 COSA E’ UN BATTERIO
La caratteristica fondamentale dei procarioti è quella di non avere un nucleo ben
distinto ed organizzato, tipico della cellula eucariota. Nello schema successivo sono
messe a confronto le cellule procariote ed eucariote: manifestazione di forme di vita
semplici e primigenie le prime, frutto di una evoluzione complessa le seconde,
condividono l’habitat naturale adattandosi di volta in volta alle mutevoli situazioni
esterne.
I batteri possiedono un codice genetico costituito da DNA circolare immerso nel
citosol, una soluzione di sali minerali, molecole organiche e macromolecole, che
costituisce la frazione solubile del citoplasma ossia quella porzione della cellula
racchiusa dalla membrana cellulare.
Le cellule batteriche sono in genere prive di
strutture compartimentali, dette organuli, ad
eccezione dei ribosomi, preposti alla sintesi delle
proteine. Le funzioni cellulari sono espletate da
complessi enzimatici simili a quelli delle cellule
eucariote.
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L’adattabilità alle
situazioni esterne è alla
base della biologia
batterica
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DIFFERENZE TRA PROCARIOTI E EUCARIOTI
ORGANISMI
DIMENSIONI CELLULARI
2 COSA E’ UN BATTERIO
PROCARIOTI
EUCARIOTI
Batteri e Cianobatteri
Protisti, Funghi, Piante e Animali
Generalmente da 1 a 10 mm Generalmente da 5 a 100 mm di
di dimensioni lineari
dimensioni lineari
METABOLISMO
Anaerobico o aerobico
Aerobico
ORGANELLI
Pochi o nessuno
Nucleo, Mitocondri, Cloroplasti,
Reticolo Endoplasmatico, ecc.
DNA circolare nel Citosol
Molecole molto lunghe di DNA
lineare contenenti molte regioni
non codificanti; circondato da un
involucro nucleare.
DNA
RNA E PROTEINE
RNA sintetizzato ed elaborato nel
RNA e proteine sintetizzate
nucleo; proteine sintetizzate nel
nello stesso compartimento
citoplasma.
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DIFFERENZE TRA PROCARIOTI E EUCARIOTI
2 COSA E’ UN BATTERIO
PROCARIOTI
EUCARIOTI
CITOPLASMA
Assenza di Citoscheletro;
Niente flussi citoplasmatici;
Endocitosi ed Esocitosi
Citoscheletro composto da
filamenti proteici; flussi
citoplasmatici; Endocitosi ed
Esocitosi
DIVISIONE CELLULARE
Cromosomi separati
mediante attacco alla
membrana plasmatica
Cromosomi separati da un fuso
di citoscheletro;
In genere unicellulare
In genere multicellulare, con
differenziamento di molti tipi
cellulari
ORGANIZZAZIONE
CELLULARE
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2 COSA E’ UN BATTERIO
Figura 2: Cellula procariota
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2 COSA E’ UN BATTERIO
La riproduzione batterica avviene principalmente per divisione cellulare.
La velocità di moltiplicazione varia a seconda delle condizioni in cui si trova la cellula
batterica ed in base a sue caratteristiche intrinseche che la rendono capace di
sopravvivere e di riprodursi i ambienti caldi, freddi, etc (termofili, criofili, estremofili..).
Durante la divisione cellulare viene replicato anche il DNA che consentirà il passaggio di
informazioni genetiche dalla cellula madre alle cellule figlie.
Figura 3: RIPRODUZIONE BATTERICA (Pseudomonas sp) 1-5 ORE
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2 COSA E’ UN BATTERIO
La riproduzione batterica avviene per alcune specie anche con la formazione di spore.
La spora persiste a lungo sotto questa forma ma quando trova condizioni favorevoli
riproduce rapidamente un nuovo batterio che a sua volta può moltiplicarsi per divisione
e dar luogo alla nascita di altre spore.
Generalmente la formazione di spore avviene in condizioni sfavorevoli e i batteri che
hanno questa capacità vengono definiti “sporigeni”.
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2 COSA E’ UN BATTERIO
Nel citoplasma di numerosi batteri è presente una particella che contiene materiale
ereditario sotto forma di piccolo anello di DNA separato dal cromosoma batterico: il
plasmide.
I plasmidi possono essere modificati con tecniche di ingegneria genetica, inserendovi pezzi
di DNA estraneo (come geni per la disattivazione di antibiotici o per la produzione di
tossine) per poi essere introdotti in altre cellule batteriche o di altri animali o piante.
Questa tecnica prende il nome di clonazione di DNA o clonazione genica.
I plasmidi possono essere modificati con tecniche di ingegneria genetica, inserendovi
pezzi di DNA estraneo (come geni per la disattivazione di antibiotici o per la produzione di
tossine) per poi essere introdotti in altre cellule batteriche o di altri animali o piante.
Questa tecnica prende il nome di clonazione di DNA o clonazione genica.
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2 COSA E’ UN BATTERIO
Conoscere i batteri, comprendere qual è il loro ruolo è importante per aumentare la
consapevolezza dell’importanza della Flora Batterica Intestinale e quali strategie di
prevenzione e di cura possono giovarsi di una preziosa alleanza.
Occorre capire le principali dinamiche che sono all’origine dello sviluppo dei batteri che,
fisiologicamente o patologicamente, incidono nelle condizioni di salute dell’individuo
Come sono e come
vivono i batteri?
COME VIVONO I BATTERI
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3. COME VIVONO I BATTERI
CALORE
FREDDO
LUCE
ESSICAZIONE
Azione favorevole in media tra + 20° e +40°; a 80°, con eccezione delle
specie termofile , mantenuti per 40 minuti si ha generalmente la
distruzione (ma possono permanere le spore)
Riduce rapidamente la vita dei batteri che al di sotto dei + 10° è
sostanzialmente nulla; tuttavia non esercita un potere di distruzione;
il freddo estremo può modificare la forma dei batteri e ridurne la
virulenza
Ha principalmente un effetto ostacolante
Uccide in poche ore le specie sprovviste di spore
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3. COME VIVONO I BATTERI
PRINCIPALE CLASSIFICAZIONE
DEI BATTERI
SU BASE
MORFOLOGICA
SU BASE METABOLICA
SU BASE
COLORIMETRICA
Su base biomolecolare
Presenza di sequenze del DNA batterico ricche
in C-G (citosina-guanina, basi del DNA)
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3. COME VIVONO I BATTERI
CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI
SU BASE
MORFOLOGICA
Cocco: a forma di sfera
Fuso: bastoncino spesso e corto
Bacillo: bastoncino sottile con estremità nette
Filamento: bastoncino allungato con estremità sottili
Vibrione: bastoncino incurvato
Spirillo: ondulato, a forma di spirale
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3. COME VIVONO I BATTERI
CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI
SU BASE METABOLICA
Aerobi: utilizzano ossigeno libero come accettore di
elettroni nella respirazione.
Secondo l’ipotesi endosimbiotica, i mitocondri della
cellula eucariotica aerobica avrebbero avuto origine
da batteri aerobi fagocitati da un organismo
ancestrale e incorporati all’interno delle cellule come
simbionti (che cioè vivono in simbiosi).
Anaerobi: non necessitano della
presenza di ossigeno.
A differenza degli organismi aerobi che
effettuano la respirazione, gli anaerobi
svolgono la fermentazione: la maggior
parte dell’energia viene ricavata
dall’ossidazione
parziale
dei
carboidrati tramite la glicolisi, quindi le
tappe metaboliche terminali danno
prodotti finali diversi, ulteriormente
ossidabili (alcol etilico, metilico,
acetone, acido lattico, butirrico,
acetico, propionico). Possono essere
anaerobi obbligati (che vengono uccisi
dall'ossigeno) o facoltativi.
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3. COME VIVONO I BATTERI
CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI
In base alla colorazione assunta con mezzi di contrasto:
GRAM -
GRAM +
SU BASE
COLORIMETRICA
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Il tema della batteriologia è vasto e affascinante. Ma le basi generali e
superficiali di conoscenza del modo dei batteri ci aiuta ad entrare con maggiore
attenzione nel tema del corso, circoscritto alla flora batterica intestinale
Occorre adesso entrare più da vicino nel tema “sanitario”
Come incide la flora microbica intestinale
nelle diverse condizioni di salute?
I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
Il Bilancio ideale per un intestino sano è
costituito dal 90% di batteri buoni e dal 10%
di batteri cattivi
Una buona flora intestinale rivitalizza la
digestione ed il sistema immunitario
Il 50% delle cellule del sistema immunitario
risiede nell’intestino!
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
Puntando l’attenzione sulla parte batterica del microbiota intestinale, nell’intestino di
individui sani i batteri anaerobi sono predominanti anche se la loro distribuzione è in
relazione all’età, alle abitudini alimentari e igienico sanitarie.
L’assetto dei microbioti ha caratteristiche differenti nei vari tratti dell’intestino ed è
condizionato dalla quantità di ossigeno, che diminuisce progredendo dallo stomaco
all’intestino, e dal pH che diventa sempre più alcalino. In termini quantitativi, la carica
microbica totale aumenta progressivamente dallo stomaco, dove è in pratica a “0”,
all’intestino crasso dove arriva a 1.000.000.000.000; mentre, in termini qualitativi, i
germi aerobi diminuiscono passando dall’ambiente gastrico a quello intestinale.
Nella popolazione microbica del tratto più distale del canale digerente, l’anaerobio è, in
pratica, costante. Nello stomaco c’è un pH acido e considerevoli quantità di ossigeno,
entrambi caratteristiche che fanno sì che la crescita e la sopravvivenza dei
microrganismi sia difficile.
Qui (stomaco) i batteri sono di solito aerobi e in numero molto basso. La presenza di
batteri anaerobi è spesso indice di uno stato patologico.
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
Nell’intestino i microbioti sono soggetti a diversi meccanismi di regolazione che li
mantengono in equilibrio. Tali meccanismi intervengono tra microrganismo e
microrganismo, e tra microrganismo e ospite.
Le funzioni dei microbioti intestinali
FUNZIONE
DESCRIZIONE
Metabolica
Fermentazione del residuo dietetico non digeribile e del muco endogeno
intestinale; recupero dell’energia sotto forma di acidi grassi a catena corta;
produzione di vitamina K e assorbimento di ioni Ammonio.
Trofica
Controllo della proliferazione e della differenziazione delle cellule epiteliali;
sviluppo ed omeostasi del sistema immunitario
Protettiva
Effetto barriera contro gli agenti patogeni
Le diverse funzioni dei
microbioti intestinali sono
preziose e devono essere
difese con opportune
strategie alimentari e
terapeutiche
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
I batteri saprofiti (organismi che vivono in un ambiente ricco di sostanze organiche in
putrefazione) esercitano una specie di autoregolazione sia verso microrganismi della
stessa specie che di altre; sono in grado di produrre batteriocine, sostanze
antibatteriche che, solitamente, agiscono nei confronti della stessa specie di batteri che
le produce.
Altre sostanze di produzione batterica sono gli antibiotici naturali, che agiscono nei
confronti di specie diverse da quella che li produce.
I batteri intestinali sono inoltre aggrediti quotidianamente da microrganismi patogeni
giunti dall’esterno: questi ultimi non riescono normalmente ad esplicare un’azione
patogena, in quanto non trovano uno spazio vitale per la loro crescita a causa della
produzione di sostanze ad attività antibatterica da parte dei microbioti residenti.
Altra importante funzione esercitata dai microrganismi intestinali è quella trofica: essi
sono dotati di una propria attività enzimatica che agisce su varie sostanze di origine
animale e non.
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4. I BATTERI INTESTINALI NELLE DIVERSE CONDIZIONI CLINICHE
L’ecosistema intestinale permette al tubo
digerente di mantenere una morfologia e una
motilità fisiologici, influenzando difatti la
composizione ed il volume dei gas intestinali
nonché la composizione e le caratteristiche del
materiale fecale.
Il ruolo dei microorganismi
intestinali sulla funzionalità
del tratto digerente e sulla
produzione di vitamine è
insostituibile
Infine non si può tralasciare che alcuni
microrganismi intestinali sintetizzano certi tipi
di vitamine, quali la K e la B12, e intervengono
nell’assorbimento di acidi biliari e di ormoni
steroidei.
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5. MICROBIOTA INTESTINALE E SISTEMA IMMUNITARIO
L’intestino è il più importante organo immunitario, contiene infatti circa il 40% di tutte
le cellule immunitarie del corpo umano ed è il luogo di azione delle difese immunitarie
sia in forma organizzata, nelle placche di Peyer, sia diffusa tra le cellule epiteliali e nella
lamina propria. Tali attività sono modulate dal tipo di microbioti presenti.
Sperimentazioni su animali “germ free” (cioè privati dei batteri
intestinali) hanno dimostrato che i microbioti intestinali sono in
grado di alterare sia la morfologia della parete intestinale (alterazioni
strutturali dei villi e delle mucose) sia, riducendolo, lo spessore della
parete muscolare e quindi dell’attività motoria. E’ stato inoltre
descritto che la somministrazione di lattobacilli è in grado di far
aumentare la produzione di anticorpi, inclusa la produzione di IgA e il
rilascio di interleuchine e citochine (sostanze prodotte in risposta
all’infiammazione da parte dell’intestino).
Figura 4: PLACCHE DEL PEYER AL MICROSCOPIO
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5. MICROBIOTA INTESTINALE E SISTEMA IMMUNITARIO
CONDIZIONI FISIOLOGICHE DOVUTE A SQUILIBRIO MICROBIOTA:
DISBIOSI INTESTINALE
MALATTIE AUTOIMMUNITARIE
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5. MICROBIOTA INTESTINALE E SISTEMA IMMUNITARIO
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5. MICROBIOTA INTESTINALE E SISTEMA IMMUNITARIO
IMPATTO SUL
MICROBIOTA
INTESTINALE
ALTERAZIONI
CONDIZIONI
CLINICHE
CONDIZIONE
FISIOLOGICA
IMPATTO SUL
MICROBIOTA
INTESTINALE
INTERVENTO
DI MANTENIMENTO
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INTERVENTO
DI CORREZIONE
O RIPRISTINO
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5. MICROBIOTA INTESTINALE E SISTEMA IMMUNITARIO
Dalle condizioni fisiologiche alle condizioni patologiche si arriva attraverso diverse
situazioni, conseguenti a fenomeni fisiologici (invecchiamento), ambientali (clima),
comportamentali (alimentazione), di cura ecc.
Come e quando possiamo considerare una vera patologia l’alterata funzionalità del
microbiota intestinale?
ACCEDI ALLA SECONDA PARTE
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Bibliografia
Le informazioni di questa sezione rappresentano una sintesi che trova nella
bibliografia riportata gli specifici contenuti:
• Patrick R. Murray et al, Manual of Clinical Microbiology, ASM PRESS,
Washington DC
• Shreiner AB, Kao JY, Young VB. The gut microbiome in health and in
disease. Curr Opin Gastroenterol. 2015 Jan;31(1):69-75.
• Frick JS, Autenrieth IB. The gut microflora and its variety of roles in health and
disease. Curr Top Microbiol Immunol. 2013;358:273-89.
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