Il ruolo del microbiota intestinale in COVID-19


La pandemia da COVID19 continua a travolgere il mondo, nonostante i numeri in Italia siano nettamente migliori rispetto al mese scorso. Tra le caratteristiche principali del SARS-CoV-2 spiccano facile trasmissibilità e alto rischio di complicazioni polmonari, specie nei soggetti anziani. Così come gli altri virus respiratori quali Sars-Cov e Mers, anche questo virus utilizza il recettore ACE-2 per entrare nelle cellule e, tale recettore, è espresso non solo a livello polmonare, ma anche nei reni e nel tratto gastrointestinale. Evidenze scientifiche hanno dimostrato la presenza di RNA virale nelle secrezioni respiratorie e nelle feci di pazienti infetti anche dopo 1 mese dall’infezione. Tutto questo, insieme al fatto che circa il 60% dei soggetti infetti presenta diarrea, nausea e vomito e va incontro ad una forma più aggressiva di malattia, lascia ipotizzare un potenziale coinvolgimento dell’asse intestino-polmoni e del microbiota intestinale.


Quest’ultimo è caratterizzato dalla presenza di trilioni di microorganismi e svolge un importante ruolo strutturale, metabolico e immunitario (Gill et al., 2006). Sono vari i fattori in grado di influire sulla sua composizione tra cui abitudini alimentari, genetica, stress, attività fisica, uso di farmaci, specie antibiotici, ecc..


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In condizioni fisiologiche normali la flora batterica intestinale e il sistema immunitario associato alla mucosa intestinale sono in omeostasi, ovvero in perfetto equilibrio. IL microbiota modula e promuove la maturazione del sistema immunitario attraverso l’induzione di cellule immunitarie, sia pro-infiammatorie che antinfiammatorie, come le Th17, cellule T di regolazione e cellule Th1 (Round and Mazmanian, 2010). D’altro canto il sistema immunitario, protegge la mucosa intestinale e tiene sotto controllo le attività microbiche, attraverso la produzione di peptidi antibatterici al fine di prevenire danni mucosali. L’integrità della barriera mucosale intestinale è favorita anche grazie alla produzione di metaboliti da parte del microbiota, come acidi grassi a catena corta (SCFA), ad esempio il butirrato, che promuovono la produzione di nuove proteine di giunzione e di muco intestinale, riducendo in tal modo l’interazione tra microbi ed epitelio intestinale. Gli studi evidenziano come la produzione di acidi grassi a catena corta da parte dei batteri amici intestinali in seguito al consumo di alimenti ricchi di fibre, sia associata ad una maggiore protezione da carcinoma al colon. L’alimentazione è coinvolta in tutti i processi, nutrendo i batteri amici attraverso le fibre fermentabili e fornendo al sistema immunitario micronutrienti essenziali come vitamine e minerali (Statovci D et al., 2017).



Un’alterazione nella composizione e nella diversità del microbiota intestinali e prende il nome di disbiosi ed è associata ad una rottura dell’equilibrio omeostatico tra microbiota-mucosa intestinale e sistema immunitario con conseguenze sulla salute dell’organismo. Sono vari gli studi che evidenziano un’associazione tra disbiosi intestinale e condizioni come Sindrome dell’Intestino Irritabile (Khan et al.,2019), diabete di tipo 2 (Gurung et al., 2020), depressione (Zalar et al., 2018), condizioni autoimmuni e condizioni cardiovascolari (Tang et al., 2017).


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Esiste un microbiota anche a livello polmonare caratterizzato da specie predominanti quali Bacterioidetes e Firmicutes e Proteobacteria. Lavori scientifici hanno evidenziato un interessante cross-talk tra il microbiota intestinale e quello polmonare, denominato asse intestino-polmoni (Keely et al., 2012). Si tratta di un’asse di tipo bidirezionale, ovvero con endotossine e metabolii microbioci in grado di influire a livello polmonare una volta in circolo in presenza di infiammazione intestinale e viceversa (Dumas et al., 2018). Tutto questo lascia ipotizzare come il virus SARS-CoV-2 possa influire sul microbiota intestinale durante i processi immuno-infiammatori a livello polmonare.


A tal proposito, vari studi hanno dimostrato come le infezioni respiratorie siano associate ad alterazioni significative della composizione del microbiota intestinale (Groves et al., 2020). Osservazioni cliniche e sperimentali hanno evidenziato, inoltre, come il microbiota intestinale svolga un ruolo chiave nella patogenesi di sepsi e dell’ARDS (Mosca et al., 2016), la complicazione polmonare che può rivelarsi fatale in pazienti COVID-19. La poca diversità del microbiota intestinale che caratterizza gli anziani potrebbe avere effetti negativi sulle complicazioni da COVID-19 mediante il cross-talk tra microbiota intestinale e quello polmonare (Nagpal et al., 2018).


In presenza di infezioni come quelle da Coronavirus, un microbiota in salute è importante nel mantenere l’equilibrio omeostatico e immunitario. In particolare, in condizioni come questa è fondamentale mantenere l’equilibrio del sistema immunitario, visto che l’iperattività e l’iperaggressività dello stesso rappresentano due componenti in grado di peggiorare il quadro clinico in COVID-19.


Il microbiota intestinale è responsabile della produzione di metaboliti e di fattori immunomodulatori, tra cui gli acidi grassi a catena corta e gli acidi biliari secondari in grado di legarsi ai recettori di cellule del Sistema Immunitario come le cellule dendritiche e i macrofagi modulandone attività e funzioni metaboliche (Rooks and Garrett, 2016; Jia et al., 2018). La composizione eubiotica del microbiota intestinale può influire sull’efficacia dell’immunità polmonare.


In un lavoro recente, Gou et al. hanno evidenziato mediante analisi metabolomiche fecali come le condizioni e la composizione del microbiota intestinale possano predisporre i soggetti ad una forma più aggressiva di COVID-19 (Gou et al., 2020).


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Tra i fattori ambientali, l’alimentazione svolge un ruolo chiave sulla composizione del microbiota intestinale con conseguenti risvolti sulla salute intera dell’organismo (De Filippis et al., 2016). Ad esempio un regime alimentare a basso contenuto di grassi è associato ad una maggiore presenza di bifidobatteri, mentre il consumo regolare di alimenti ricchi di grassi saturi è associato ad una presenza maggiore di Faecalibacterium prausnitzii (Singh et al., 2017). Il consumo di alimenti ricchi di fibre e amido-resistenti, composti chiamati prebiotici, come verdura, legumi, cereali integrali sono in grado promuovere la salute intestinale, una migliore immunità e una maggiore diversità del microbiota intestinale. Oltre agli effetti sulla composizione del microbiota, è noto come i prebiotici esplichino effetti positivi sia a livello metabolico che immunitario.


Ad esempio, è stato visto come il consumo di fibre contenute nei cereali integrali fosse associato a minori livelli circolanti di IL-6 e a minore insulino-resistenza (Keim and Martin, 2014). Tutto questo è possibile grazie alla produzione intestinale di acidi grassi a catena corta a partire dalla fermentazione microbica dei prebiotici. Tali effetti positivi dei prebiotici sulla flora intestinale si riflettono anche sul microbiota polmonare.


I probiotici, invece, rappresentano microorganismi vivi che quando somministrati in quantità adeguate sono in grado di conferire benefici alla salute dell’ospite. Tali ceppi batterici, principalmente Lactobacillus e Bifidobacterium, possono avere effetti positivi nella regolazione dell’immunità innata.


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Dunque, alla luce di tali evidenze scientifiche, uno stile di vita sano, un’attività fisica regolare e soprattutto un regime alimentare adeguato, caratterizzato dal consumo regolare di alimenti ricchi di fibre e di amido resistenti come cereali integrali, verdura, frutta e legumi, sono fattori fondamentali nel mantenere in salute il microbiota intestinale, in grado potenzialmente di migliorare il recupero di soggetti immuno-compromessi, specie gli anziani, e di coloro affetti da COVID-19, esplicando effetti positivi nei confronti dell’intera salute dell’organismo.


Fonti:

Gill,S.R., et al., 2006. Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome, Science. 312 (5778), 1355–1359.https://doi.org/10.1126/science.1124234


Round, J.L., Mazmanian, S.K., 2010. Inducible Foxp3+ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107 (27), 12204–12209. https://doi.org/10.1073/pnas.0909122107


Statovci D, Aguilera M, MacSharry J, Melgar S. The Impact of Western Diet and Nutrients on the Microbiota and Immune Response at Mucosal Interfaces. Front Immunol. 2017;8:838. Published 2017 Jul 28. doi:10.3389/fimmu.2017.00838

Dhar D et al., Gut microbiota and Covid-19- possible link and implications, Virus Research, 2020, https://doi.org/10.1016/j.virusres.2020.198018


Khan, I., et al., 2019. Alteration of gut microbiota in inflammatory bowel disease (IBD): cause or consequence? IBD treatment targeting the gut microbiome. Pathogens 8 (3), 1–28. https://doi.org/10.3390/pathogens8030126


Gurung, M., et al., 2020. Role of gut microbiota in type 2 diabetes pathophysiology. EBioMedicine 51, 102590. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2019.11.051


Zalar, B., Haslberger, A., Peterlin, B., 2018. The role of microbiota in depression - A Brief review. Psychiatr. Danub. 30 (2), 136–141. https://doi.org/10.24869/spsih.2018. 136.


Tang, W.H.W., Kitai, T., Hazen, S.L., 2017. Gut microbiota in cardiovascular health and disease. Circ. Res. 120 (7), 1183–1196. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.117. 309715.


Keely, S., Talley, N.J., Hansbro, P.M., 2012. Pulmonary-intestinal cross-talk in mucosal inflammatory disease. Mucosal Immunol. 5 (1), 7–18. https://doi.org/10.1038/mi. 2011.55.


Groves, H.T., et al., 2020. Respiratory viral infection alters the gut microbiota by inducing inappetence. mBio 11 (1), 1–17. https://doi.org/10.1128/mBio.03236-19


Nagpal, R., et al., 2018. Gut microbiome and aging: physiological and mechanistic insights. Nutr. Healthy Aging 4 (4), 267–285.


Singh, R.K., et al., 2017. Influence of diet on the gut microbiome and implications for human health. J. Transl. Med. 15 (1), 1–17. https://doi.org/10.1186/s12967-017-1175-y.


Gou et al., Gut microbiota may underlie the predisposition of healthy individuals to COVID-19, 2020, medRxiv 2020.04.22.20076091; doi: https://doi.org/10.1101/2020.04.22.20076091



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Dott. Daniele Basta

Biologo Nutrizionista Ph.D. Cosenza

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