Cos'è il tratto gastrointestinale (GI)?

Il tratto gastrointestinale (GI), noto anche come apparato digerente, è costituito dagli organi attraverso i quali il cibo passa dalla bocca all'ano. Comprende quindi la bocca, l'esofago, lo stomaco, l'intestino tenue e l'intestino crasso (colon).

La funzione del tratto gastrointestinale è quella di digerire e scomporre il cibo, assorbire le sostanze nutritive ed espellere i prodotti di scarto.

PUNTI CHIAVE

• L'apparato gastrointestinale comprende la bocca, l'esofago, lo stomaco, l'intestino tenue, l'intestino crasso, il retto e l'ano.

Che cos'è il microbiota intestinale?

Si è tentati di pensare che il corpo umano sia composto esclusivamente da cellule umane. Nel nostro tratto gastrointestinale, tuttavia, vivono circa 100 trilioni di microrganismi, costituiti prevalentemente da batteri, ma anche da vari funghi, virus e protozoi.

Questo insieme di microrganismi è noto come microbiota intestinale.

Esistono diversi tipi di batteri e microrganismi che colonizzano il nostro tratto gastrointestinale. Molti di questi si sono coevoluti con l'uomo e sono innocui o addirittura benefici per la nostra salute. Questi sono noti come commensali. Altri tipi di microrganismi possono danneggiare le cellule e causare malattie. Questi sono noti come agenti patogeni.

La composizione del nostro microbiota intestinale – ovvero la varietà di diversi tipi di batteri e altri microrganismi che colonizzano il nostro intestino – influenza la nostra funzione immunitaria, la salute dell'apparato digerente, i livelli di infiammazione, il metabolismo e persino le nostre capacità cognitive e il nostro comportamento.

PUNTI CHIAVE

• Il termine "microbiota intestinale" indica i trilioni di batteri (e altri microrganismi) che colonizzano il nostro tratto gastrointestinale.
• La composizione del microbiota intestinale influisce su diverse funzioni dell'organismo, tra cui i livelli di infiammazione.

Qual è il ruolo del microbiota intestinale?

Diversi tipi di batteri e altri microrganismi presenti nel tratto gastrointestinale intrattengono un rapporto di reciproco vantaggio con l'ospite umano. Ad esempio, gli esseri umani forniscono ai batteri le sostanze nutritive provenienti dalla loro dieta. In cambio, i batteri possono contribuire a funzioni quali la produzione di vitamine fondamentali o il sostegno alle risposte immunitarie dell'organismo.

Di seguito vengono illustrate alcune delle funzioni benefiche svolte dal microbiota intestinale.

I cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale possono influenzare l'attività di queste funzioni benefiche.

Composizione dei nutrienti nella nostra alimentazione

I batteri presenti nell'intestino, in particolare nel colon, contribuiscono alla digestione dei carboidrati e delle fibre presenti nella nostra alimentazione. Diversi batteri intestinali producono enzimi che fermentano i carboidrati complessi (ad esempio l'amido), generando così molecole fondamentali chiamateacidi grassi a catena corta( SCFA ).

Gli acidi grassi a catena corta (SCFA), che comprendono molecole quali il butirrato, l'acetato e il propionato, costituiscono un'importante fonte di energia per le cellule (umane) presenti nel colon.

Oltre a fungere da fonte di energia, gli acidi grassi a catena corta (SCFA) influenzano anche il metabolismo dei grassi e degli zuccheri nell'organismo, regolano la funzione immunitaria e modificano i processi infiammatori.

Sintesi dei micronutrienti

I batteri intestinali sono in grado di produrre diverse vitamine essenziali, tra cui:

• Vitamina K
• Vitamina B12
• Vitamina B9 (folato)
• Vitamina B2 (riboflavina)

Mantenimento della mucosa intestinale

Le pareti interne del nostro intestino sono rivestite da uno strato di cellule noto come epitelio intestinale. Questo strato favorisce l'assorbimento di acqua e sostanze nutritive e funge anche da barriera fisica protettiva contro gli agenti patogeni (batteri, virus, funghi ecc. che causano malattie) presenti all'interno del lume intestinale.

È stato dimostrato che alcune varietà di batteri intestinali contribuiscono a mantenere l'integrità strutturale dell'epitelio intestinale, ad esempio favorendo il rinnovamento delle cellule epiteliali intestinali.

Produzione di muco

Il nostro rivestimento intestinale (epitelio intestinale) produce anche un fluido denso e gelatinoso noto come muco.

Il muco è una sostanza estremamente importante, che non solo lubrifica il cibo digerito, ma funge anche da barriera fisica, proteggendo l'intestino dagli agenti patogeni (microrganismi che causano malattie). Il muco svolge quindi un ruolo fondamentale nella difesa contro le malattie.

L'intestino crasso produce uno strato di muco a due livelli. Lo strato interno è saldamente ancorato alla mucosa intestinale e impedisce ai batteri (sia nocivi che benefici) di penetrare nelle cellule intestinali. Lo strato esterno di muco è fissato in modo molto meno saldo e consente a determinati tipi di batteri intestinali di penetrare.

Alcuni tipi di batteri intestinali contribuiscono a regolare la produzione di muco e possono modificare la composizione chimica del muco prodotto.

Funzione immunitaria

Uno dei ruoli più importanti del microbiota intestinale è quello di sostenere e stimolare il sistema immunitario, contribuendo così a proteggere l'organismo dalle infezioni. In particolare, il nostro intestino possiede un sistema specializzato di tessuti noto come GALT (tessuto linfoide associato all'intestino), progettato per attivare una risposta immunitaria e combattere gli agenti patogeni (batteri e altri microrganismi che causano malattie).

Sia i batteri intestinali benefici che quelli patogeni producono profili molecolari distintivi, diversi da quelli delle cellule umane. In altre parole, presentano caratteristiche molecolari specifiche, denominate «Microbe-associated Molecular Patterns» (MAMP), che li distinguono dalle cellule umane.

Questi MAMP presenti nei batteri intestinali vengono riconosciuti dalle cellule che rivestono l'intestino (cellule epiteliali intestinali), le quali possiedono recettori specializzati chiamati recettori di riconoscimento dei pattern (PRP). Quando i PRP vengono attivati, stimolano varie risposte immunitarie, quali il reclutamento dei globuli bianchi e il rilascio di anticorpi (noti anche come immunoglobuline).

Stimolando queste risposte immunitarie, il microbiota intestinale aiuta il tratto gastrointestinale (e l'organismo in generale) a difendersi dagli agenti patogeni (microrganismi che causano malattie). Tali risposte immunitarie impediscono inoltre che l'intestino venga colonizzato in modo eccessivo da altri batteri meno nocivi.

cellule di Paneth

Un esempio specifico del meccanismo sopra descritto (MAMP-PRP) si osserva nelle cellule specializzate del rivestimento intestinale denominate cellule di Paneth.

Le cellule di Paneth possiedono dei PRP (recettori di riconoscimento dei pattern) che vengono attivati da alcuni MAMP (pattern molecolari associati ai microbi) espressi da vari batteri.

Quando le cellule di Paneth vengono attivate, producono diverse sostanze che agiscono per neutralizzare e distruggere gli agenti patogeni (microrganismi che causano malattie). Queste sostanze sono note come peptidi antimicrobici (AMP) e comprendono enzimi e altre proteine (ad esempio le defensine).

Producendo peptidi antimicrobici (AMP), le cellule di Paneth contribuiscono a impedire agli agenti patogeni di penetrare nello strato interno del muco e causare infezioni e infiammazioni del rivestimento intestinale.

PUNTI CHIAVE

• Il microbiota intestinale svolge un ruolo nella scomposizione dei nutrienti alimentari, nella produzione di micronutrienti, nel mantenimento della parete intestinale e nella protezione contro i batteri patogeni.
• Il microbiota intestinale contribuisce inoltre al funzionamento del sistema immunitario.
• Il microbiota intestinale può indurre le cellule di Paneth presenti nella parete intestinale a produrre sostanze battericide chiamate peptidi antimicrobici (AMP). Queste impediscono ai batteri nocivi di attaccarsi alla parete intestinale e di provocare infiammazioni.

Che cos'è l'infiammazione?

Abbiamo già parlato dell'infiammazione nel tuo Infiammazione e tratto IL-6. Invitiamo i lettori a rileggere questo articolo per avere una panoramica più approfondita.

In sintesi, l'infiammazione è la risposta protettiva dell'organismo alle lesioni, tra cui infezioni batteriche, traumi fisici, tossine e altri stimoli nocivi. Mentre l'infiammazione di breve durata è spesso utile per eliminare gli stimoli nocivi e favorire la guarigione, un'infiammazione eccessiva o prolungata (cronica) può causare danni alle cellule.

A questo proposito, un'infiammazione eccessiva può causare danni alle cellule che rivestono lo stomaco, l'intestino e altre strutture dell'apparato gastrointestinale. A sua volta, questo danno può provocare disturbi digestivi, problemi nell'assorbimento dei nutrienti e alterazioni dell'attività intestinale.

L'infiammazione cronica del tratto gastrointestinale (in particolare del colon e della parte terminale dell'intestino tenue) è inoltre una componente fondamentale delle malattie infiammatorie intestinali, quali il morbo di Crohn e la colite ulcerosa.*

*Si prega di notare che FitnessGenes non è un servizio di diagnosi medica e che le informazioni fornite nel tratto relativo al rischio di infiammazione gastrointestinale non indicano se si soffre di una malattia infiammatoria intestinale. Se si nutrono preoccupazioni riguardo a una malattia infiammatoria intestinale, si consiglia di consultare un medico qualificato o il proprio medico di famiglia.

PUNTI CHIAVE

• L'infiammazione è una risposta difensiva a una lesione dei tessuti.
• Un'infiammazione eccessiva e prolungata all'interno del tratto gastrointestinale può causare danni ai tessuti.
• L'infiammazione dell'apparato gastrointestinale può causare disturbi digestivi, alterazioni dell'attività intestinale e un minore assorbimento dei nutrienti.

In che modo i cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale influenzano l'infiammazione dell'apparato digerente?

Come descritto in una sezione precedente, i batteri intestinali possono stimolare il sistema immunitario, aiutando così il tratto gastrointestinale a neutralizzare gli agenti patogeni nocivi, a combattere le infezioni e a prevenire l'infiammazione secondaria all'infezione. Alcuni tipi di batteri intestinali rilasciano inoltre sostanze che sopprimono l'infiammazione in modo più diretto.

I batteri intestinali, tuttavia, sono anche in grado di stimolare eccessivamente il sistema immunitario, provocando infiammazioni e danni alle cellule dell'apparato digerente. Inoltre, i batteri intestinali patogeni possono causare infezioni dell'apparato gastrointestinale, che a loro volta scatenano una risposta infiammatoria.

Questo delicato equilibrio tra la lotta alle infezioni e l'infiammazione eccessiva è influenzato dalla composizione del nostro microbiota intestinale, ovvero dai diversi tipi di batteri (e altri microrganismi) che colonizzano il nostro tratto gastrointestinale.

Una quantità eccessiva o insufficiente di determinati tipi di batteri, oppure una ridotta diversità della flora batterica intestinale, può causare un'infiammazione eccessiva dell'apparato digerente. Ad esempio, alcuni studi dimostrano che una maggiore presenza di batteri del genere Escherichia e Bacteroides è associata a malattie infiammatorie intestinali. Al contrario, una maggiore presenza di alcuni tipi di batteri del genere Clostridium è associata a livelli più bassi di infiammazione.

Gli squilibri dannosi nella composizione del nostro microbiota intestinale sono noti come disbiosi. Alcuni studi suggeriscono che la disbiosi all'interno del tratto gastrointestinale possa causare infiammazioni.

PUNTI CHIAVE

• Gli squilibri nella composizione del microbiota intestinale possono causare infiammazioni.
• Questo squilibrio è chiamato "disbiosi".
• Una minore diversità dei batteri intestinali, un aumento della percentuale di batteri patogeni e una diminuzione della percentuale di batteri benefici possono tutti causare un'infiammazione del tratto gastrointestinale.

Che cos'è il NOD2 e quale funzione svolge nell'organismo?

NOD2 è l'acronimo di «proteina 2 contenente un dominio di oligomerizzazione che lega i nucleotidi».

Si tratta di un tipo di recettore di riconoscimento dei pattern (PRR) che riconosce le firme molecolari specifiche (MAMP) prodotte da alcuni batteri.

Le proteine NOD2 sono prodotte dalle cellule di Paneth presenti nel rivestimento intestinale. Quando la proteina NOD2 riconosce le firme molecolari dei batteri, si attiva e coordina la produzione di varie sostanze battericide che distruggono e neutralizzano i batteri. Queste sostanze battericide sono chiamate peptidi antimicrobici (AMP) e comprendono enzimi (ad es. il lisozima) e altre proteine protettive (ad es. le defensine).

Stimolando la produzione di AMP, NOD2 contribuisce a proteggere il rivestimento intestinale e la mucosa sovrastante dall'invasione e dalla penetrazione di batteri nocivi (agenti patogeni). In questo modo, NOD2 agisce per prevenire le infezioni batteriche e l'infiammazione della parete intestinale.

Inoltre, gli AMP contribuiscono anche a impedire che il microbiota intestinale venga colonizzato in modo eccessivo da determinati tipi di batteri. Ciò garantisce il mantenimento dell'equilibrio nella composizione del microbiota intestinale, riducendo così il rischio di infiammazioni.

PUNTI CHIAVE

• La NOD2 è una proteina che consente alle cellule del rivestimento intestinale di produrre sostanze battericide (AMP) in grado di neutralizzare i batteri nocivi e mantenere una composizione sana del microbiota intestinale.
• Il NOD2 contribuisce a proteggere il tratto gastrointestinale dall'infiammazione.

In che modo le varianti del gene NOD2 influenzano l'infiammazione intestinale?

La proteina NOD2 è codificata dal gene NOD2.

Modifiche di una singola lettera nel codice del DNA, denominate SNP (polimorfismi a singolo nucleotide), danno origine a diverse varianti del gene NOD2.

I dati disponibili indicano che molte di queste varianti del gene NOD2 possono causare una riduzione della funzionalità della proteina NOD2.

A sua volta, la ridotta funzionalità della proteina NOD2 comporta una diminuzione della produzione di AMP (peptidi antimicrobici) che distruggono e neutralizzano i batteri. Ciò consente ai batteri patogeni di penetrare nello strato mucoso interno e nel rivestimento intestinale, scatenando un'infiammazione. Inoltre, questo altera la composizione del microbiota intestinale, causando squilibri tra i vari tipi di batteri. Questo processo, noto come disbiosi, provoca un'infiammazione del rivestimento gastrointestinale.

Tra gli SNP e le varianti genetiche associati all'infiammazione figurano: rs17221417, rs2066845 e rs5743289.

Il tratto "Rischio di infiammazione gastrointestinale (NOD2)" analizzerà e raccoglierà diverse varianti del gene NOD2 e classificherà il tuo rischio di infiammazione gastrointestinale in una delle tre categorie seguenti:

• Ad alto rischio
• Rischio moderatamente aumentato
• Rischio medio

PUNTI CHIAVE

• Alcune varianti del gene NOD2 causano una ridotta produzione di AMP battericidi da parte delle cellule di Paneth presenti nel rivestimento intestinale.
• Ciò favorisce la proliferazione e la penetrazione dei batteri, causando squilibri nella composizione del microbiota intestinale e infiammazioni.
• Il tuo rischio di infiammazione gastrointestinale si basa sugli effetti ponderati di diverse varianti del gene NOD2.

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