FATTORI DI VIRULENZA E TOSSINE
-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 opportunisti
di instaurarsi.
MECCANISMI DI DIFESA DEL CORPO UMANO
DIFESE ASPECIFICHE:
efficaci nell’eliminazione della
maggior parte dei microbi.
La resistenza alla colonizzazione
ed invasione da parte di patogeni
è dovuta alla produzione di
sostanze e a meccanismi che
impediscono la colonizzazione
DIFESE SPECIFICHE:
rivolte verso particolari microrganismi
rappresentate dal sistema immunitario
Saliva:
presenza di
lisozima
Cellule
ciliate
Ciglia e muco
Microflora
endogena
pelle
Rapido
cambiamen
to di pH
Svuotamento
del tratto
urinario
Sangue:
proteine
inibitorie
Muco e
fagociti
acidità (pH 2) e
presenza di sali
biliari
Microflora
endogena
Difese aspecifiche dell’organismo
Saliva:
presenza di
lisozima
Microflora endogena
pelle
Rapido
cambiamen
to di pH
Svuotamento
del tratto
urinario
Cellule
ciliate
Ciglia e muco
Sangue:
proteine
inibitorie
Muco e
fagociti
acidità (pH 2) e
presenza di sali
biliari
Microflora endogena
DIFESA DELLE MUCOSE
- Il singolo strato di cellule epiteliali è rivestito da uno spesso strato di mucina
che intrappola le cellule microbiche prima che possano raggiungere l’epitelio
- Un microrganismo che riesce ad attaccarsi alle cellule può essere eliminato con
la desquamazione
- L’arma specifica del sistema di difesa mucosale è il MALT (Mucosal-associated
lynphoid tissue) costantemente attivo. Si tratta di un sistema immunitario indipendente
da quello centrale.
- L’induzione del MALT determina anche una risposta immunologica a distanza
A seconda del distretto il SISTEMA IMMUNITARIO MUCOSALE
si distingue in:
GALT
NALT
BALT
VALT
mucosa intestinale
mucosa nasale
mucosa bronchiale
mucosa vaginale
Il GALT anatomicamente è formato da aggregati linfoidi prominenti
detti PLACCHE DI PEYER, nell’intestino tenue e aggregati linfoidi più
piccoli 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 mucosa
prevengono l’adesione dei patogeni alle mucose, formando immunomplessi
eliminati poi dai movimenti cellulari e dalle secrezioni cellulari
Oltre all’immunità specifica costituita dal GALT, entrano in gioco una serie
di fattori ASPECIFICI rappresentati ad esempio da:
MUCINA
miscela di proteine e polisaccaridi il cui ruolo fondamentale
è quello di intrappolare i microrganismi impedendone l’accesso
alle cellule epiteliali. Contiene proteine ad elevata attività
antimicrobica come:
LATTOFERRINA proteina che lega il ferro privando i
microrganismi di tale elemento;
LISOZIMA un enzima che digerisce la parete cellulare dei batteri
DEFENSINE 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 gastrico
praticamente sterile
Probiotici
“ batteri vivi che quando ingeriti conferiscono
all’organismo effetti benefici che vanno oltre
quelli nutrizionali “
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 gastrico
I ceppi che devono essere testati, vengono cresciuti in presenza di
acido gastrico (prelevato da soggetti sani) di cui viene misurato il pH
prima dell’utilizzo. Diversi Lattobacilli così isolati (L. salivarius) si
mostrano in grado di superare la barriera acida dello stomaco.
Essere resistente alla bile
Gli acidi biliari vengono prodotti nel fegato dal colesterolo e secreti
nel duodeno dalla cistifellea. Gli acidi biliari mostrano attività
anti-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’intestino
Prerequisito fondamentale è la capacità di aderire al tessuto epiteliale
intestinale.
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 antimicrobiche
Diversi composti metabolici prodotti dai batteri lattici mostrano attività
antimicrobica (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.
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-intestinale
Viene 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
- 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
Patogeni invasivi
- 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
EFFETTI DEI PROBIOTICI
Affinchè l’intestino mantenga la funzionalità ottimale deve essere mantenuto un equilibrio
della microflora endogena.
Fattori esterni (dieta, stress) o endogeni che modificano questo equilibrio possono
determinare vari tipi di problemi a livello gastrointestinale:
Infezioni del tratto gastrointestinale, dovute alla prevalenza di patogeni opportunisti;
Diarrea indotta dall’utilizzo di antibiotici;
L’instaurarsi di una infezione sostenuta da Clostridium difficile o la proliferazione eccessiva
di Candida albicans sono spesso associate ad un trattamento prolungato con antibiotici.
La somministrazione di probiotici si è rivelata utile sia nel trattamento che nella prevenzione
di questi problemi.
Costipazione;
Irritazione e infiammazione del colon;
Colite ulcerosa;
Allergie ad alcuni alimenti;
Intolleranza al lattosio;
Il consumo di microrganismi “probiotici” può riportare la microfloflora endogena all’equilibrio
e migliorare i quadri clinici.
Diverse evidenze suggeriscono che la dieta svolge un ruolo significativo nell’eziologia del
cancro del colon.
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.
MECCANISMI DELL’ATTIVITA’ PROBIOTICA
EFFETTI BIOCHIMICI
BATTERIOCINE 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 autoaggregazione
ACIDI LIPOTEICOICI sono coinvolti nell’adesione di L. johnsonii alle cellule Caco-2
Mub adesina che consente l’adesione di L. reuteri al muco
S-layer struttura proteica costituita da un’unica proteina organizzata in monostrato che
riveste la cellula batterica
LATTOBACILLI
- Bacilli Gram+, non formano spore, generalmente
immobili.
- Possono essere divisi in sottogruppi sulla base
della via che utilizzano per fermentare il glucosio
(omofermentanti o eterofermentanti)
- Costituiscono la lora batterica dominante dei
foraggi insilati, hanno un ruolo fondamentale nella
produzione di formaggi, di salumi, nel settore
enologico
- Sono una componente fondamentale della flora
batterica del tratto gastrointestinale di tutti gli
animali a sangue caldo
-Sono microrganismi GRAS
(Generally Regarded as Safe)
Lactobacillus acidophilus
BIFIDOBATTERI
- Costituiscono un genere separato sulla base della loro
morfologia, biochimica, costituenti della parete cellulare
composizione del DNA;
- Bacilli GRAM+, non formano spore, costituiscono
fino al 25% della microflora endogena del tratto
gastrointestinale;
- Contribuiscono sensibilmente ai processi fermentativi
dei carboidrati nel colon.
Insieme ai Lattobacilli sono i primi colonizzatori del
tratto intestinale alla nascita. La flora endogena si
diversifica nel tempo anche grazie all’esposizione ad
altri alimenti.
Compaiono Clostridi, Bacteroides, Enterobatteri,
Streptococchi.
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. johnsonii
di impedire l’adesione di diversi patogeni come E. coli (EPEC),
Yersinia pseudotubercolosis, S. typhimurium
- In seguito al consumo si è osservata nel sangue un aumento
della attività fagocitaria
- Il brodo di coltura di L. johnsonii ha dimostrato in vitro un effetto
battericida nei confronti di Helicobacter pylori, un latte fermentato
contenente L. johnsonii è in grado di diminuire la densità di
colonizzazione e l’infiammazione nello stomaco
Bacillus subtilis COME PROBIOTICO
Spore di B. subtilis sono da molti anni in commercio come probiotico
ENTEROGERMINA
- l’utilizzo delle spore come probiotici non è limitato al consumo umano, ma è
esteso 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 probiotici
attualmente in commercio, rivelando una scarsa rispondenza delle specie
presenti rispetto alle indicazioni del prodotto
ALIMENTI “PROBIOTICI”
Accanto al latte fermentato e allo yoghurt, alimenti noti per le loro proprietà
probiotiche, 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 potenzialità
probiotiche. I dati dimostrano che il Cheddar così ottenuto può essere
utilizzato per somministrare probiotici al consumatore.