PARTE 1: L’ESERCIZIO INFLUENZA IL MICROBIOTA
L’esercizio è un farmaco!
Il mio professore di farmacologia all’Università diceva sempre che un farmaco non è un farmaco se non ha effetti collaterali e una dose tossica stabilita. Anche l’esercizio fisico rientra a pieno titolo in questo ambito. Nella stragrande maggioranza delle persone l’attività fisica fa bene ma non viene fatta con regolarità. Ci sono soggetti d’altra parte, impossibilitati a fare sport, perché portatori per esempio di qualche malattia genetica invalidante. Altri ancora presentano delle limitazioni che andrebbero studiate attentamente prima di impostare un programma personalizzato di esercizio adeguato, atto ad evitare problemi successivi anche gravi. Dobbiamo ricordare che l’esercizio è uno stress per l’organismo e che, a seconda dei casi, può essere ben somministrato e favorire la resilienza o mal somministrato e dare patologia. Pensiamo ad un atleta di endurance e di come spesso può essere vittima durante l’anno di abbassamenti del sistema immunitario che si palesano con le cosiddette URTI (Upper Respiratory Tract Infections – infezioni delle vie respiratorie alte). O pensiamo al sovrallenamento degli atleti d’elite che li può portare in over training. Questi citati sono tutti casi in cui il “farmaco esercizio” ha raggiunto una “dose tossica” per il soggetto.
I medici dello Sport da qualche anno sono “prescrittori di esercizio fisico” e pur essendo assolutamente all’altezza del compito per le patologie legate al cardiovascolare, alla BPCO e ai dismetabolismi (piaghe della nostra società) non sempre sono aggiornatissimi sulle ultime novità inerenti un campo tanto vasto ed affascinante come il microbiota intestinale.
Prima di trattare i rapporti tra esercizio e microbiota vediamo brevemente quanto è importante un giusto corredo microbico intestinale e quali funzioni espleta per l’organismo.
Elenchiamo allora brevemente qui le principali funzioni dei nostri batteri intestinali:
1- fungono da scudo protettivo a difesa dell’epitelio intestinale monostratificato con esclusione di potenziali patogeni (funzione di barriera selettiva)
2- modulano una fitta rete informatica tra interno ed esterno del lume.
(i batteri fanno da mediatori in questo interscambio allertando o inibendo la risposta infiammatoria organica a seconda del contenuto del lume intestinale)
3- fungono da centrali per la sintesi di molti componenti (vitamine, acidi grassi a catena corta etc) fondamentali per la salute intestinale e sistemica.
4. – svolgono una detossificazione endoluminale (fase pre-assorbimento) metabolizzando già a livello intestinale sostanze nocive, ormoni, farmaci, cancerogeni, additivi etc.
5.- contribuiscono alla regolazione del sistema neurovegetativo autonomo con modulazione del sistema ortosimpatico e parasimpatico ma anche di anabolismo e catabolismo. Un microbiota sano produce un sostegno delle funzioni del nervo vago, che ha un potente ruolo antinfiammatorio e anticatabolico.
6.- modulano la risposta allo stress e il comportamento del soggetto in condizioni di stress (livello di percezione di ansia, soglia del dolore etc).
Come si inserisce l’esercizio fisico in questo complesso meccanismo?
Ormai gli studi su microbiota ed esercizio sono numerosi. Quello che si è potuto comprendere finora è che esiste un rapporto bidirezionale tra esercizio fisico e microbiota (tra muscolo e intestino) in cui l’intestino influenza il muscolo ma anche l’attività muscolare può influenzare l’intestino. Bidirezionale quindi perché tramite network diversi queste due parti si parlano e si riconfigurano letteralmente a vicenda. I rapporti del microbiota col muscolo passano attraverso il sistema dello stress HPA (Hypothalamic-Pituitary-Adrenal-Axis), ma anche attraverso il sistema immunitario, influenzando il metabolismo energetico del soggetto e molto altro ancora.
Spesso le sindromi da affaticamento cronico partono da problemi intestinali: le disbiosi.
Le disbiosi infatti sono un fenomeno molto frequente di sovvertimento del delicato equilibrio intestinale e inficiano tutti questi livelli gerarchici con pesanti ripercussioni in primis sulla performance del soggetto (che verrà ad esserne fortemente limitato).
Se poi queste disbiosi perdurano, vengono ignorate negli anni, non corrette, sappiamo che possono portare anche al manifestarsi di patologie importanti. Le cause principali di disbiosi nell’era moderna sono lo stress cronico (privo del fisiologico recupero) e l’ingestione di un carico tossico di sostanze chimiche addizionate ai cibi che non ha precedenti nella storia evolutiva dell’uomo.
Vediamo ora come l’esercizio fisico influenza il microbiota intestinale.
L’esercizio:
1- modifica la composizione del succo biliare (fondamentale per la corretta motilità di tutto l’intestino e dipendente da volume e intensità dell’esercizio).
2- aumenta la produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA – che hanno un ruolo importante nella produzione di ATP e nella protezione della barriera intestinale).
3- favorisce inibizione/modulazione sui TLR (toll like receptors – questo provoca un calo dell’infiammazione in organi importanti come muscolo, adipe e fegato).
4 – porta ad un calo della traslocazione nel sangue del lipopolisaccaride (LPS) – si ha cosi un calo dell’endotossiemia che è alla base di numerose problematiche infiammatorie organiche – vedi dopo)
5- aumenta la secrezione delle IgA mucosali (hanno funzione di sorveglianza immunitaria sulle mucose)
6- porta a riduzione dell’attivazione dei LB (linfociti b) e LT (linfociti t) cd4+ (modulando le risposte dell’immunità acquisita)
7) favorisce la secrezione di miochine antinfiammatorie (es: IL-6, IL-10 etc)
Il tratto gastrointestinale reagisce allo stress in maniera endocrina rilasciando ormoni come l’acido gamma-amino butirrico (GABA), il neuropeptide y (NPY) e la dopamina che si ritiene siano coinvolti in taluni aspetti che caratterizzano i principali disturbi gastrointestinali come la riduzione dell’assunzione di cibo, ma anche la deflessione dell’umore etc.
La risposta neuroendocrina dell’intestino all’esercizio fisico è determinata principalmente dall’intensità e dalla durata della sessione di allenamento.
All’aumentare dell’intensità infatti, vi sono aumenti proporzionali delle concentrazioni circolanti di ACTH e cortisolo. In particolare sembra esserci una soglia critica per l’intensità dell’esercizio che deve essere raggiunta al fine di incrementare marcatamente la produzione di cortisolo. Questa è stabilita intorno al 50-60% del VO2 Max (Massimo Consumo di Ossigeno – una delle misure della capacità di esercizio di un soggetto). Alcuni studi hanno dimostrato come allenarsi stabilmente sopra il 70% del VO2 Max aumenti il danno alla parete intestinale favorendo la traslocazione di batteri e tossine dal lume al sangue. Questo sembrerebbe dovuto ad un drammatico calo del flusso ematico intestinale contestuale all’esercizio.
La ridistribuzione del flusso sanguigno dall’intestino ai muscoli infatti (insieme al danno termico della mucosa intestinale) causa seri danni alla barriera mucosa a cui poi fa seguito una risposta infiammatoria che peggiora ulteriormente il quadro.
Soggetti che si esercitavano al 70% di VO2max presentavano una riduzione del 60-70% nel flusso sanguigno splancnico. Questa ischemia indotta dall’esercizio produce un aumento della permeabilità intestinale (con traslocazione del LPS) già quando il flusso sanguigno è ridotto del 50%.
Questo non vuol dire che non ci si possa allenare intensamente ma solo che un allenamento simile andrebbe fatto seguire da un recupero adeguato in cui il vago possa prendere il sopravvento e letteralmente “sfiammare” la situazione.
Riassumendo un esercizio intenso e prolungato causa:
1- ischemia relativa e infiammazione intestinale con traslocazione batterica di LPS.
2-il legame del LPS in circolo a TLR (toll like recepor) in organi bersaglio funge da innesco di una risposta infiammatoria sistemica con produzione di ROS (radicali liberi).
3- un peggioramento marcato del danno intestinale e l’instaurarsi così un circolo vizioso
4- una risposta ormonale intestinale con produzione di GABA, NPY, dopamina (disturbi gastrointestinali, ansia, depressione etc)
5- la virulentazione del microbiota (ci sono evidenze ad esempio del fatto che le catecolamine di per sé favoriscano l’adesione al lume di patogeni come E-Coli e Salmonelle).
L’espressione massima di un atleta che lavora spesso senza ottimizzare i recuperi è data dagli sport di endurance.
Atleti di maratona, triatleti e atleti di ultraendurance hanno riportato concentrazioni plasmatiche di LPS che potrebbero tranquillamente caratterizzare quelle di una sepsi. In taluni studi il 2% di essi presentava addirittura livelli letali di LPS circolanti. I discomfort intestinali e sistemici che provano spesso gli atleti di queste discipline potrebbero essere dovuti alle risposte citochiniche ed infiammatorie indotte dalla circolazione di LPS. A sottolineare quanto importante sia l’allenamento in competizioni del genere e quanto sia rischiosa l’improvvisazione si è visto che partecipanti a maratone che avevano impiegato più di 8 ore per completare la gara (quelli bravi la finiscono in 2-3 ore) avevano più alte concentrazioni plasmatiche di endotossina.
Molto studi indicano l’aumento della traslocazione di LPS come starter per diverse condizioni infiammatorie associate a patologia (insulino-resistenza, diabete di tipo 2, obesità etc).
Anche il muscolo come il fegato ha recettori che possono essere attivati dal LPS e una volta attivati producono atrofia delle fibre.
Questo si era già visto sui topi che se iniettati con LPS, sia a dosi basse che elevate, sviluppavano infiammazione cronica, obesità, insulino-resistenza e atrofia muscolare attraverso questo legame di LPS con i recettori TLR4.
Nella prossima parte vedremo la relazione tra intestino ed esercizio. A presto
PARTE 2: IL MICROBIOTA INFLUENZA L’ESERCIZIO
Nello scorso articolo abbiamo accennato che il microbiota può influenzare l’esercizio, vediamo come.
Se il microbiota presenta la giusta biodiversità (presenza di molte specie batteriche in equilibrio) produrrà maggiormente butirrato e propionato (sono SCFA – short chain fatty acid), fondamentali per aumentare la resistenza epiteliale intestinale, migliorare la funzione della barriera e diminuire la suscettibilità all’insulto ischemico e alla conseguente infiammazione intestinale locale.
L’esercizio aerobico favorisce una biodiversità specifica del microbiota che ha effetto anche sul metabolismo basale e sulla resistenza cardiaca (per la produzione di ac propionico a partire da acido lattico dalla Veillonella Atipica dell’intestino tenue).
Matsumoto et al. Ipotizzavano che le concentrazioni di butirrato cecale fossero inversamente correlate ai rischi di malattia del colon. È interessante come
studi su animali hanno dimostrato che l’esercizio moderato induce proprio l’aumento dei batteri produttori di butirrato. L’aumento della produzione di butirrato è quindi un indicatore della salute dell’intestino e dell’organismo. Soggetti con spiccate capacità aerobiche (VO2 Max maggiore) avevano una selezione di batteri butirrato produttori nel loro microbiota (NB se rispettano i recuperi).
Anche la supplementazione di probiotici è stata utilizzata per avvantaggiare gli atleti di resistenza sia per un fatto energetico (l’acetato prodotto dal microbiota una volta nel sangue funge da substrato energetico) sia per la protezione dalle infezioni respiratorie.
Il microbiota potrebbe avere anche implicazioni sulla struttura muscolare del soggetto.
In soggetti ricoverati nelle lungodegenze diminuiva la biodiversità intestinale. Questo portava traslocazione, infiammazione e atrofia muscolare.
In futuro i giusti probiotici potrebbero essere usati magari contro la sarcopenia o negli atleti persino per aumentare la massa muscolare.
Quale è l’esercizio migliore per l’intestino?
- un esercizio che coinvolga grandi masse muscolari (es multiarticolari)
- che sia svolto ad intensità abbastanza faticosa per il soggetto (moderata)
- che stimoli il vago magari richiedendo una respirazione diaframmatica
- magari condotto nella natura
Uno studio ad esempio aveva indagato i benefici del Thai Chi sulla salute intestinale trovando interessanti correlazioni.
Sappiamo come la dieta può influenzare notevolmente la performance muscolare e anche la composizione del microbiota intestinale (e rappresentare fino al 57% dei suoi cambiamenti, mentre i geni rappresentano non più del 12%).
Le linee guida generali dell’American Dietetic Association (ADA) raccomandano:
- Elevate quantità di carboidrati (da 6 a 10 g / kg al giorno)
- Quantità da elevate a moderate di proteine animali (da 1,2 a 1,7 g / kg al giorno)
- Basse quantità di grassi (20-35% dell’energia dietetica)
- Basse quantità di fibre per ridurre al minimo i disagi gastrointestinali
Tuttavia Il consumo insufficiente di fibre e amidi resistenti potrebbe favorire una “perdita” della biodiversità e della funzione del microbiota nel sistema gastro intestinale con esiti molto pericolosi per la salute.
Sappiamo anche come gli atleti possono richiedere un apporto proteico più elevato delle persone normali. Ma diete eccessivamente ricche di proteine possono influenzare la composizione del microbiota attraverso fenomeni di putrefazione nel colon (questo produce metaboliti indesiderati come fenolo, idrogeno solforato, ammine, urea e tende a portare a ph fecale più elevato. Sarà giusto aumentare le fibre qui per promuovere la produzione di acido lattico e ristabilire il corretto PH intestinale.
Alla fine di un discorso tanto lungo spero di essere riuscito a trasmettere alcuni concetti che riassumerò di seguito:
- IL MICROBIOTA E’ FONDAMENTALE NELL’ESERCIZIO FISICO
- C’È UN RAPPORTO BIDIREZIONALE TRA INTESTINO E MUSCOLO
- IL GIUSTO QUANTITATIVO DI ESERCIZIO È IMPORTANTE PER LA SALUTE DELL’INTESTINO E DELL’ORGANISMO IN GENERALE
- CI SONO EVIDENZE SULL’USO DEI PRE E PROBIOTICI COME ERGOGENICI NELLE PERFORMANCE AEROBICHE ED ANAEROBICHE
- IN FUTURO LA SALUTE DEL MUSCOLO E LA SUA CRESCITA E MANTENIMENTO POTREBBERO BENEFICIARE DI UN CORRETTO UTILIZZO DI PROBIOTICI
Un saluto e alla prossima!
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