Il microbiota parla anche attraverso gli ormoni intestinali

Quando mangiamo, l’intestino non si limita a digerire e assorbire i nutrienti. Nel giro di pochi minuti riconosce ciò che è arrivato, valuta la quantità e la composizione del pasto e invia una serie di segnali al pancreas, allo stomaco, al fegato e al cervello.

Questi messaggi contribuiscono a stabilire quanta insulina produrre, quanto velocemente far avanzare il cibo, quando rallentare lo svuotamento dello stomaco e in quale momento farci percepire sazietà.

A coordinare buona parte di questa risposta sono gli ormoni intestinali. Negli ultimi anni è emerso come il microbiota rappresenti uno dei loro principali regolatori, influenzandone la produzione e il rilascio. Può infatti modulare la secrezione degli ormoni che regolano digestione, metabolismo, glicemia, motilità intestinale e comportamento alimentare.

 

Il microbiota regola le cellule enteroendocrine

Una parte degli alimenti, in particolare alcune fibre e carboidrati non digeribili, attraversa l’intestino tenue senza essere assorbita e raggiunge il colon. Qui diventa substrato per le fermentazioni batteriche.

Il microbiota possiede infatti enzimi che l’organismo umano non è in grado di produrre. Grazie a questi enzimi può degradare composti altrimenti inutilizzabili e convertirli in molecole biologicamente attive, chiamate metaboliti batterici. Tra i più studiati vi sono gli acidi grassi a corta catena (SCFA): acetato, propionato e butirrato.

Ognuno di questi tre SCFA svolge funzioni differenti ma tutti possono agire come vere molecole di segnalazione, attivando specifici recettori presenti sulle cellule dell'organismo.

Nella mucosa intestinale si trovano infatti cellule specializzate, responsabili della produzione di numerosi ormoni intestinali, chiamate cellule enteroendocrine. Rappresentano meno dell’1% delle cellule dell’epitelio, ma sono distribuite strategicamente lungo tutto il tratto gastrointestinale.

Sulla loro superficie e al loro interno queste cellule possiedono recettori capaci di rilevare segnali nutrizionali e microbici, come gli SCFA prodotti dai batteri.

Quando vengono stimolate da metaboliti batterici come gli SCFA, rilasciano ormoni differenti a seconda del tratto intestinale, del tipo di stimolo ricevuto e della popolazione cellulare coinvolta.

Tra gli ormoni principali prodotti dalle cellule enteroendocrine troviamo:

• il GLP-1, che favorisce la secrezione di insulina dopo il pasto e rallenta lo svuotamento gastrico;
• il PYY, che riduce la motilità intestinale e partecipa alla comparsa della sazietà;
• il GIP, coinvolto nella risposta insulinica ai nutrienti;
• la colecistochinina (CCK), che contribuisce alla digestione dei grassi, alla secrezione degli enzimi pancreatici e alla regolazione dell’appetito;
• la grelina, associata ai segnali di fame e alla regolazione dell’equilibrio energetico;
• la serotonina intestinale, importante per la motilità, la sensibilità viscerale e la comunicazione tra intestino e sistema nervoso.

Le cellule enteroendocrine funzionano quindi come vere e proprie "traduttrici": ricevono le informazioni provenienti dal microbiota e le trasformano in segnali ormonali destinati all'intero organismo.

La risposta endocrina non dipende soltanto dalla presenza degli SCFA, ma anche dalla loro concentrazione, dal rapporto tra acetato, propionato e butirrato, dal punto dell'intestino in cui vengono prodotti e dalla sensibilità dei recettori presenti sulle cellule enteroendocrine.

La stessa molecola può quindi avere significati differenti a seconda del contesto. Un aumento degli acidi grassi a corta catena può riflettere una fermentazione fisiologica delle fibre, ma in altre condizioni può accompagnare una maggiore estrazione di calorie o una ridotta risposta metabolica ai loro segnali.

 

Non solo fibre: acidi biliari e derivati delle proteine

Gli acidi grassi a corta catena sono soltanto una parte della comunicazione tra microbiota e sistema endocrino intestinale.

Anche gli acidi biliari partecipano a questo dialogo.

Gli acidi biliari vengono prodotti dal fegato e liberati nell’intestino per favorire la digestione dei grassi. Una volta arrivati nel tratto intestinale, vengono modificati dagli enzimi batterici, dando origine ad acidi biliari secondari con proprietà differenti da quelle delle molecole originarie.

Anche questi composti vengono riconosciuti dalle cellule enteroendocrine attraverso specifici recettori, contribuendo a modulare la secrezione ormonale e il metabolismo energetico.

Modificando la composizione degli acidi biliari, il microbiota può quindi cambiare anche il tipo di segnale che raggiunge le cellule enteroendocrine.

Un ulteriore livello di regolazione riguarda il metabolismo delle proteine e degli amminoacidi. Dalla trasformazione batterica del triptofano, per esempio, derivano composti come l'indolo, capaci di modulare l'attività delle cellule intestinali e contribuire alla regolazione della funzione endocrina e della comunicazione tra microbiota e ospite.

La risposta endocrina dell’intestino emerge dunque dall’integrazione di molti segnali: carboidrati, lipidi, proteine, fibre, acidi biliari e metaboliti microbici.

 

Quando la comunicazione perde equilibrio

Alterazioni del microbiota possono modificare la produzione dei metaboliti, il metabolismo degli acidi biliari, l’attivazione dei recettori intestinali e la secrezione degli ormoni enteroendocrini. Questi cambiamenti sono stati messi in relazione con obesità, insulino-resistenza e diabete di tipo 2. In queste condizioni, tuttavia, il rapporto di causa ed effetto non è sempre semplice da stabilire.

Un microbiota alterato può contribuire alla disfunzione metabolica, ma anche l’alimentazione, l’obesità e le modificazioni del metabolismo dell’ospite possono trasformare a loro volta l’ecosistema intestinale.

Si crea così un circuito nel quale dieta, microbiota, ormoni intestinali e metabolismo si influenzano reciprocamente.

 

Un nuovo modo di osservare il microbiota

Attraverso i suoi metaboliti, il microbiota contribuisce a stabilire come le cellule intestinali percepiscono il pasto e quale risposta inviano al pancreas, al cervello, al sistema nervoso e agli altri organi metabolici.

Per comprendere il ruolo del microbiota non basta sapere quali microrganismi sono presenti. È necessario osservare che cosa producono, quali cellule raggiungono e quali risposte riescono ad attivare.

Il microbiota non è semplicemente un insieme di microrganismi che convivono con noi. È parte integrante di una rete di comunicazione biologica nella quale nutrienti, batteri, cellule endocrine, sistema nervoso e metabolismo dialogano continuamente per mantenere l'equilibrio dell'organismo.