Regolazione tratto gastrointestinale

Negli ultimi anni è andato progressivamente crescendo l’interesse per il ruolo essenziale svolto dall’ecosistema intestinale, soprattutto dalla flora batterica intestinale, nel garantire e mantenere le condizione di salute e di benessere del nostro organismo. Si tratta di una vera e propria rivoluzione copernicana in termini di approccio, dal momento che è ormai chiaro come la concezione del “tubo vuoto” sia del tutto superata nell’evidenza dei fatti. Ci stiamo riferendo, infatti, ad un sistema biologico complesso formato da 100.000 miliardi di batteri appartenenti a oltre 400 specie diverse in equilibrio fra loro: si tratta di un numero superiore a quello delle cellule presenti nell’organismo stesso! Partendo da queste semplici considerazioni ci appare del tutto evidente come il “tubo vuoto” sia in realtà una realtà dinamica e straordinariamente complessa; chiariremo in seguito come questa realtà si interfacci con l’organismo ospite influenzandone il funzionamento in termini di sistema immunitario, capacità digerenti (carboidrati e proteine), corretta funzionalità della mucosa intestinale, prevenzione delle reazioni allergiche, ecc. L’intestino svolge una funzione attiva nei loro confronti esercitando una selezione in ingresso dei gruppi batterici attraverso un sistema di sterilizzazione preventivo costituito dalla saliva, dall’acido cloridrico (HCl) gastrico e dai sali biliari che nel primo tratto intestinale che hanno una fortissima azione tensioattiva.

La flora batterica intestinale che si trova incollata alla mucosa intestinale è una vera e propria barriera microbico-intestinale capace di scomporre il bolo alimentare in parti sempre più piccole. Solo per richiamare brevemente la fisiologia e l’anatomia dell’apparato digerente diciamo che quest’ultimo ha la funzione di introdurre e far progredire il cibo, prepararlo per l’assorbimento, produrre metaboliti utili, eliminare le scorie non assimilabili e differenziare ciò che è “self” da ciò che “non self”, cioè tra ciò che il sistema immunitario riconosce come parte integrante dell’organismo (e per questo non reagisce), da ciò che invece viene considerato estraneo (e per questo produce un intervento del sistema difensivo). Sin dal primo contatto con il cibo attraverso la bocca, infatti, la masticazione arricchisce gli alimenti di enzimi digestivi come la ptialina, che serve a digerire i carboidrati e il lisozima, con attività proteolitica e antivirale. Già in questa fase e anche grazie alla deglutizione, viene attivata tutta una serie di meccanismi ormonali/meccanici, con la collaborazione del Sistema Nervoso Centrale (SNC), che a loro volta innestano a cascata tutto il complicato processo che sta alla base della digestione. Gli alimenti masticati passano nello stomaco (qui vi permangono almeno per 3 ore e qui inizia il processo di digestione delle proteine), superato il piloro si arriva nell’intestino tenue dove convergono le secrezioni digestive provenienti dal pancreas (contenenti amilasi e lipasi, oltre che carbonati alcalinizzanti), e dal fegato (la bile prodotta appunto dal fegato e accantonata nella cistifellea), che riducendo l’acidità, preparano il terreno ai batteri.

Quindi nel tratto del digiuno avviene gran parte dell’assorbimento delle sostanze nutritive, ma poiché i tempi di permanenza sono brevi, saranno digerite ed assorbite completamente solo le sostanze già parzialmente demolite e facilmente attaccabili dagli enzimi.

Infine il bolo passa nell’intestino crasso dove avvengono le fermentazioni microbiche e vengono assorbiti acqua e proteine (e riassorbiti gli acidi biliari). Importante in questa fase sono le fermentazioni: è questo un processo chimico che avviene in assenza di ossigeno, mediante il quale i composti organici vengono demoliti in composti più semplici con liberazione di energia. Essa viene svolta ad opera di batteri funghi e lieviti allo scopo di ricavare energia per le proprie necessità metaboliche. Il bolo ormai diventato solido viene espulso sotto forma di feci. La velocità di transito è decisa dai sistemi ormonali e nervoso. Possiamo quindi affermare che il primo tratto dell’apparato digerente ha un’azione prevalentemente digestiva, mentre nella seconda porzione si ha essenzialmente un’azione di assorbimento.

Considerando inoltre che l’intestino offre una enorme area di contatto con i prodotti della digestione: circa 300 m² (se consideriamo anche i villi), possiamo a questo punto affermare che esso rappresenta uno tra i più rilevanti organi del corpo: svolgendo funzioni digestive e di assorbimento, fornisce le sostanze necessarie per il mantenimento e il rinnovamento dell’organismo (carboidrati, lipidi, proteine, acqua, sali minerali, vitamine), collabora con i reni la pelle e i polmoni nei processi di detossificazione.

A questo punto ci risulta chiaro come il contatto concreto con il mondo esterno, che ogni organismo realizza nel corso del suo ciclo vitale, avvenga proprio attraverso questa affascinante e complessa struttura, che anche attraverso il MALT (Mucose Associated Lymphoid Tissue – Tessuto Linfoide Associato alla Mucosa) interagisce con organi o apparati anche molto distanti.

Ecosistema intestinale

Abbiamo detto che la flora batterica intestinale è formata da circa 400 specie in equilibrio fra di loro, questo equilibrio viene indicato come eubiosi, quando questo si spezza parliamo di disbiosi intestinale.

Tra i batteri eubiotici prevalgono i fermenti lattici. Con il termine fermento lattico si indica un batterio che fermenta, cioè svolge un’attività enzimatica su una base glucidica utilizzata come nutrimento, producendo acido lattico. Questo è un passaggio fondamentale per mantenere il giusto grado di acidità dell’intestino. Essi costituiscono una delle prime barriere difensive sia contro gli agenti patogeni esterni che nei confronti degli altri organismi presenti nella microflora intestinale e nei confronti dei quali svolgono una fondamentale funzione di equilibrio e di controllo; in caso questo bilanciamento non venga correttamente realizzato, la flora batterica intestinale risulta alterata. Si è stimato che nell’intestino di un soggetto adulto sia presente una massa di batteri superiore ad un chilo e che all’incirca 1/3 delle feci è costituito da batteri della flora intestinale e 2/3 da scorie alimentari. Questa flora è composta per il 95% da batteri anaerobi (lattobacilli, bifidobatteri) e dal 5% da batteri aerobi (enterococchi).

I batteri intestinali sono localizzati soprattutto nella parte bassa dell’intestino all’altezza del colon. La ridotta presenza di microrganismi nello stomaco e nella parte alta dell’intestino è dovuta alla presenza di sostanze aggressive come l’HCl, i sali biliari e i succhi pancreatici (l’Helicobacter pylori è infatti uno dei batteri resistenti a queste condizioni).

I batteri Gram + (lattobacilli, bifidobatteri, streptococchi, micobatteri) acidificano l’ambiente ed hanno un’attività prevalentemente saccarolitica essi infatti attaccano i carboidrati con processo fermentativo producendo acido lattico.

I batteri Gram - (Escherichia coli ed Enterococchi- ma anche Salmonella, Vibrio Colerae, Pseudomonas, Neisseria Menningitidis-) alcalinizzano l’ambiente ed hanno un’attività prevalentemente proteolitica e generano sostanze tossiche poichè determinano la putrefazione delle proteine.

Funzione della flora batterica intestinale

La fermentazione dei carboidrati, oltre a quanto già detto, produce acidi grassi a catena corta (l’acido propionico fornisce nutrimento ed energia per le cellule del fegato, L’acido butirrico che da energia alle cellule della mucosa dell’intestino stimolando la peristalsi; l’acido acetico che entra nel ciclo di Krebs), cioè la principale fonte energetica e nutrizionale della mucosa colica. Gli stessi acidi grassi promuovono l’assorbimento di calcio, magnesio, ferro e intervengono nel metabolismo energetico, fornendo il 10% del fabbisogno giornaliero degli enterociti.

Bisognerebbe sempre aver presente che durante la terapia con antibiotici, oltre che a debellare il patogeno, inevitabilmente determina una riduzione della flora batterica intestinale eubiotica, con conseguente ridotta produzione di acidi grassi a catena. Inoltre in corso di antibiotico terapia si ha una diminuzione dei batteri saccarolitici, mentre aumentano quelli proteolitici. Questo tipo di disbiosi intestinale può persistere per almeno 2 anni dopo il termine del trattamento farmacologico.

Meccanismo di protezione dagli agenti patogeni

I microrganismi che compongono la flora batterica intestinale, in particolare i lattobacilli, producono acido lattico e batteriocine (sostanze ad attività antibatterica ed antifungina) che contrastano la proliferazione di altri batteri. Inoltre i fermenti aderiscono alla mucosa rivestendola completamente ancorandosi ai recettori della mucosa mediante le adesine. In tal modo numerosi ceppi batterici anche patogeni che giungono continuamente nell’intestino con gli alimenti trovano i recettori già occupati, non riescono ad insediarsi e vengono eliminati dal flusso intestinale.

Abbiamo già avuto modo di evidenziare come per la sua attività di filtro l’intestino costituisce un importante organo di eliminazione insieme alla pelle, i polmoni e il rene. In particolare nella parte terminale dell’intestino si accumulano i residui del bolo alimentare e termina il processo digestivo grazie all’intervento della flora batterica, In questa sede avviene il riassorbimento dell’acqua e l’eliminazione delle scorie.

Se l’intestino è in condizioni di eubiosi queste funzioni sono svolte nel migliore dei modi, pertanto i materiali di scarto vengono espulsi e i nutrienti assorbiti. Se invece la flora è alterata (disbiosi) i rifiuti non sono completamente eliminati e si accumulano nell’intestino, creando, specialmente nelle curve e nelle anse, delle sostanze residue tossiche che in un primo momento alterano la membrana intestinale per poi passare nel sangue e nella linfa e così in circolo. Questa condizione di autointossicazione grava principalmente sul fegato. Quando subentra una condizione di disbiosi i batteri “salutari” diminuiscono e quelli “nocivi” aumentano, con questo mutamento della flora batterica in cui si ha una perdita dell’omeostasi batteriologica è impossibile la completa elaborazione dei materiali fecali e si generano pertanto fermentazioni e putrefazioni che riducono le difese immunitarie poichè si ha la compromissione della permeabilità intestinale.

Le intossicazioni sistemiche che si generano in seguito a disbiosi possono provocare i sintomi più svariati che vanno dalle emicranie a perdita di vitalità, problemi cutanei e digestivi, inoltre uno dei problemi che può insorgere o aggravarsi è la stipsi. Infatti la massa fecale è costituita per 1/3 da microrganismi intestinali e 2/3 da scorie alimentari, si consideri che ogni anno viene espulsa con le feci una quantità di batteri pari al proprio peso corporeo. Inoltre la produzione di acido lattico, abbassando il pH del colon aumenta la peristalsi, favorendo così l’espulsione della massa fecale. Una ridotta massa fecale è insufficiente ad attivare meccanicamente lo stimolo dell’evacuazione. Il rallentato transito comporta un riassorbimento dell’acqua che riduce ulteriormente il volume della massa fecale innescando così un circolo vizioso che tende a mantenere una condizione di rallentato flusso intestinale. Per tale motivo il ripristino della flora batterica intestinale è essenziale per garantire il giusto transito intestinale.

Per completare il quadro e sottolinearne la complessità, va sottolineato come nell’intestino ci sia un importante collegamento tra le cellule del sistema immunitario e quelle del sistema nervoso, ed è talmente stretto che la distanza tra neurone e linfocita è molto minore di quello tra due neuroni.

La costante presenza dei batteri della flora intestinale, comunque considerati estranei all’organismo mantiene continuamente attive le difese immunitarie intestinali, come avremo modo di approfondire più avanti.

L’intestino rappresenta quindi una potenziale porta d’ingresso di molte malattie infettive, per tale motivo ben il 70% di tutte le cellule del sistema immunitario del corpo è strategicamente concentrato a livello delle anse intestinali (Placche di Peyer). La flora batterica intestinale, tra le altre azioni, contribuisce ad attivare l’azione difensiva dei fagociti e dei linfociti mediante sostanze prodotte dai lattobacilli durante il processo di fermentazione.

Inoltre per quanto riguarda il rapporto tra sistema immunitario e disbiosi intestinale, è importante sottolineare due aspetti e relative differenze.

Eubiosi intestinale

In condizione di eubiosi intestinale la mucosa si presenta secondo questo schema:

La flora batterica si dispone legandosi a proteine di membrana dette adesine, svolgendo tre compiti fondamentali:

1. stimola l'immunotolleranza
2. stimola la produzione di fattori di crescita in modo che gli enterociti formino stretti legami tra di loro, assicurando una corretta permeabilità intestinale
3. stimola la produzione di batteriocine, che svolgono una naturale attività antibatterica nei confronti dei patogeni

Le adesine infatti ricoprono la superficie della mucosa, mentre la flora eubiotica rappresenta una vera e propria barriera protettiva fisica.

Le placche di Peyer sono una stazione linfatica di fondamentale importanza all’interno del MALT: è qui infatti che avviene la presentazione antigenica dell’immunità cellulo-mediata che passa per l’attivazione dell’immunità di tipo TH1 che prevede:

• produzione di linfociti t, grazie all’aumento di IL-2
• produzione di IGG opsonizzanti, caratteristiche dell’immunotolleranza
• attivazione dei macrofagi e cellule natural killer, grazie all’aumento di IL-12
• aumento di IFN-gamma: azione antivirale, attiva macrofagi e natural killer

Attraverso questa continua sollecitazione il sistema enterico è in uno stato di continua allerta. Questo spiega il motivo per cui un intestino sano è un intestino in perenne stato di leggera infiammazione.

Disbiosi intestinale

In condizione di disbiosi invece, si verificano le seguenti condizioni:

Le adesine non sono più completamente legate alla flora eubiotica, da un alto si ritraggono, dall’altro si formano dei legami con una flora scorretta che non è in grado di produrre quei fattori trofici necessari a mantenere saldi i legami tra gli enterociti, che in questo modo cominciano a distanziarsi. Così da un lato viene perduta la protezione meccanica offerta dalla flora eubiotica, in più si formano dei veri e propri punti incongrui di passaggio che by-passano le placche di Peyer. Queste vie di ingresso che evitano appunto le placche di Peyer, portano ad una risposta immunitaria di tipo TH-2, cioè di tipo UMORALE caratterizzata da:

• produzione di linfociti-b
• IGG-4, tipici delle intolleranze alimentari
• IG-E, ciè parliamo delle allergie, stimolate dalla produzione di IL-4
• PGE-2, sono le prostaglandine infiammatorie
• produzione di IL-10 che a sua volta stimola l’immunità umorale
• abbondante produzione di radicali liberi

Quando viene attivata questo tipo di immunità, cioè quella TH-2 infiammatoria, il messaggio passa immediatamente a tutti i distretti in questo modo la reazione da locale diventa diffusa.

Bisogna sottolineare come sia proprio questo tipo di immunità ad essere coinvolta in tutta quella serie di complicati passaggi che portano l’organismo ad acquisire una memoria immunitaria.

Sistema Nervoso Enterico (SNE)

Si divide in due plessi:

• plesso mio enterico, più esterno, sovrintende al movimento gastrointestinale
• plesso sottomucoso, regola l’attività secretoria del tubo digerente e il flusso sanguigno locale

I due plessi sono connessi con fibre del simpatico e del parasimpatico e con fibre encefaliche del nervo vago.

Se i sistemi sono così legati fra loro non può avvenire nulla nell’intestino che non abbia riscontri a livello centrale e viceversa.

La caratteristica del SNE è che ha due centri di comando autonomi anche se profondamente integrati. Uno è situato nell’encefalo e nel midollo e l’altro nei due plessi.

Neurotrasmettotri: serotonina, dopamina, colicistochinina, ach, n.adrenalina. L’Ach ha effetti eccitatori sull’attività gastrointestinali, la n-adrenalina inibitori.

Le turbe del SNA sono causate essenzialmente dalla presenza di tossine nell’intestino (alimenti, parassiti).

Il cibo che transita nel tubo digerente non è mai senza conseguenza per lo stato psichico del soggetto e ciò induce ad affermare che la salute dipende dal dialogo fra i due cervelli, centrale ed enterico.

Alcune linee guida nella cura di certe malattie mentali prendono in considerazione la composizione alimentare e la composizione della flora batterica (autismo, ballo di s.vito); il colon irritabile dal suo canto è spesso associato ad angoscia e depressione.

Il SNE svolge un ruolo indipendentemente dal cervello centrale a cui è certamente correlato ma da cui non dipende per il funzionamento, infatti se si interrompono le connessioni tra SNA e rete nervosa enterica, esso continua a svolgere i propri compiti.

La nostra “pancia” si presenta quindi come un potente complesso neuro-endocrino-immunitario integrato che svolge funzioni con largo margine di autonomia, ma che al tempo stesso subisce continuamente e pesantemente il confronto con l’esterno (cibo), ma anche con l’interno (cervello), le sue emozioni, i suoi disturbi, le sue malattie.

È ormai assodato uno stretto collegamento fra cervello e intestino, oltre che per il collegamento fra i due sistemi nervosi, dalla contemporanea presenza nel cervello e nel tratto intestinale dello stesso gruppo di ormoni. E come ogni asse che si rispetta la comunicazione è bidirezionale.

Il cervello controlla l’assunzione quantitativa e qualitativa del cibo, la pancia a sua volta, tramite il cibo, influenza il sistema endocrino immunitario e nervoso.

Lo stomaco vuoto produce scariche nervose che arrivano al cervello tramite il vago, in seguito a ciò si hanno le contrazioni gastriche che precedono la fame.

L’ipotalamo regola sia il centro della fame che quello della sazietà. Il principale luogo che funge da centro raccolta delle informazioni alimentari che vengono sia dal cervello che dalla pancia è collocato nella parte bassa del tronco encefalico.

La periferia emette messaggi in termini di qualità e quantità dei nutrienti presenti nel circolo sanguigno. Il risultato di questa interazione di informazioni che vengono dal basso e dall’alto è la liberazione ,da parte dei neuroni collocati nella Parte bassa del tronco, di una serie di neurotrasmettitori che hanno come bersaglio i centri ipotalamici della fame e della sazietà, per cui a seconda della prevalenza di questo o quel trasmettitore vengono attivati o inibiti.

Per esempio il centro della fame viene attivato dalle scariche di dopamina.

Il collegamento pancia-cervello è assicurato anche dalla presenza di ormoni gastrointestinali come la colicistochinina che stimola la contrazione della cistifellea e la secrezioni di enzimi pancreatici nell’intestino ,mentre nel cervello induce senso di sazietà.

La serotonina attiva il centro della sazietà, mentre l’adrenalina inibisce il centro della fame.

È ormai approvato che il nostro cervello è in grado di selezionare i nutrimenti di cui ha bisogno in quel dato momento della giornata e la serotonina e i circuiti da essa regolati sembrano essere alla base di questa capacità di scelta

L’evoluzione ha portato a selezionare 4 tipi di convivenza con i batteri dotati di imprinting:patologica, probiotica, indifferente, transiente.

La flora patogena ha raggiunto un sistema di sfruttamento combinato per cui fino a quando si producono sostanze utili senza una proliferazione esagerata si ha tolleranza (escherichia coli, candida). Ai probiotici è affidato il compito di controllo di questa proliferazione infatti l’efficienza di questi inibisce l’attività dei patogeni,soprattutto dei batteri putrefattivi produttori di ptomaine, potenti amine vasocostrittrici.

Nelle fermentazioni saccarolitiche si ha produzione di:

• acido propionico che dà nutrimento ed energia per le cellule del fegato
• acido butirrico che danno energia alle cellule della mucosa dell’intestino (stimola la peristalsi)
• acido acetico che entra nel ciclo di Krebs per la produzione di energia

Mancando la protezione acida dei probiotici i patogeni si moltiplicano e risalgono fino al tenue, favorendo la formazione di ptomaine, date dalla decarbossilazione di proteine mal digerite, che sono potenti vasocostrittori. Ciò induce uno stato generale di intossicazione e una conseguente alterazione della risposta immunitaria. La produzione di H⁺ da parte dei lattobacilli neutralizza le ptomaine che non vengono così assorbite.