In questo articolo parleremo del microbiota, cioè dell’insieme di microorganismi simbiontici che convivono con l’organismo umano e il suo contributo nel rafforzare l’individuo nei confronti della COVID-19. Molte sono le ricerche pubblicate in questo fronte. Ma lo studio statistico più esaustivo e recente sul coinvolgimento del microbiota nella malattia covid è quello di Yamamoto S et al. (2021) “The human microbiome and COVID-19: A systematic review (https://doi.org/10.1371/journal.pone.0253293).
Questo studio ha preso in esame 543 articoli dalla piattaforma PUBMED, una prestigiosa banca dati di letteratura scientifica biomedica, prodotta e curata dal National Institute of Helth di Betesta. Lo studio ha scartato gli articoli ritenuti poco rilevanti o parzialmente incompleti. le conclusioni sono sicuramente a favore di un coinvolgimento del microbiota umano nella malattia COVID-19.
Il ruolo del Microbiota
Il microbiota ha un ruolo importante nella risposta immunitaria contro le infezioni respiratorie in genere e da COVID-19 in particolare. (Ahmadi Badi et al. 2021).
La principale comunità microbica commensale è nel nostro intestino, l’organo con la più estesa superficie mucosa, che ospita miliardi di microrganismi. la composizione del microbiota intestinale, i suoi metaboliti e prodotti immunogenici, influenzano la fisiologia dell’ospite, la permeabilità della barriera intestinale e lo stato infiammatorio che a loro volta di contro influenzano la composizione del microbiota (Kamada et al. 2013, Zheng et al. 2020). Esiste quindi in una relazione di interdipendenza tra il microbiota e l’organismo ospite cioè l’individuo.
Il microbiota intestinale potenzia la nostra salute regolando, tra l’altro, l’immunità innata e adattativa fornendo una difesa nell’intestino e in altri organi, compresi quelli del tratto respiratorio (Enaud et al. 2020, Bengmark 2013).
Il microbiota intestinale interagisce con l’individuo che lo ospita attraverso la regolazione delle funzioni dell’individuo stesso. Attraverso un intricato network di segnali il cui linguaggio è costituito dai prodotti dei batteri che ospitiamo le nostre cellule, i nostri organi e tessuti modulano la loro risposta, cioè si attrezzano per fronteggiare i cambiamenti dell’ambiente esterno o dell’ambiente interno. Quando la risposta non è adeguata o insufficiente o non c’è, allora l’organismo si ammala soccombendo in qualche modo all’insulto ricevuto, nel caso di un ambiente “tossico” oppure l’organismo non è capace di rispondere alla segnalazione fisiologica ricevuta per il suo normale funzionamento e viene quindi meno l’omeostasi* creando comunque una situazione di rischio e comunque di squilibrio per il nostro corpo . Data l’importanza sia a livello preventivo che terapeutico, queste vie metaboliche o signaling pathways sono oggetto di grande studio sia come ricerca di base che applicata. (Flint et al. 2015, Petra et al. 2015). Inoltre, la scoperta di vie di segnalazione tra microbiota intestinale e organi lontani dall’intestino ha evidenziato la comunicazione bidirezionale tra l’intestino e gli altri organi creando un vero e proprio asse intestino-organo distale (cervello, fegato, polmone, il reni, etc.) con il microbiota che gioca un ruolo chiave (Petra et al. 2015, Chassaing et al. 2014, Ramezani & Raj 2014, Marsland et al. 2015) e l’intestino come hub di questo network.
Microbiota intestinale e COVID-19
Il ruolo del microbiota intestinale nell’influenzare le malattie del tratto respiratorio è ben noto. È anche noto che le infezioni da virus respiratori causano a loro volta alterazioni del microbiota intestinale (Precup & Vodnar 2019, Pan et al. 2020, Wan et al. 2020, Xiao et al. 2020, Zhang et al. 2020).
I recenti studi su pazienti affetti da COVID-19 hanno evidenziato alterazioni del microbiota fecale, una perdita della diversità microbica dopo l’infezione da SARS-CoV-2 Tali alterazioni dimostrano una disbiosi intestinale caratterizzata da un elevato numero di agenti patogeni opportunistici e una diminuzione di commensali benefici. Firmicutes (Ruminococcus torques e Ruminococcus gnavus) e Bacteroidetes (Bacteroides dorei) aumentano mentre altri Firmicutes (come Eubacterium rectale, Faecalibacterium prausnitzii) e Actinobacteria (come Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium bifidum) diminuiscono o sono del tutto assenti.
Inoltre, patogeni opportunisti quali Clostridium ramosum, C. hathewayi, Coprobacillus sp., Streptococcus sp. e Actinomyces sp. aumentano con la gravità della malattia [20••,22]. I simbionti F. prausnitzii, Ruminococcus obeum, E. rectale, Dorea formicigenerans, Lachnospiraceae bacterium e Alistipesonderdonkii si esauriscono nei pazienti COVID-19. Alcuni studi hanno osservato una correlazione diretta tra l’aumento di i Coprobacillus, Clostridium ramosum e Clostridium hatheway – e la gravità della malattia COVID-19 e una correlazione inversa tra l’abbondanza di Faecalibacterium prausnitzii e la gravità della malattia stessa. Di notevole importanza è anche il fatto che esperimenti in modelli animali hanno individuato alcune specie di batterioidi che deregolano l’espressione di ACE2 nell’intestino. La presenza di queste specie è stata individuata anche in campioni fecali di pazienti affetti da COVID-19 e la loro abbondanza correla inversamente con il grado di infezione da SARS-CoV-2 (Amirian 2020, Zuo et al. 2020).
È interessante notare che i Bacteroides sottoregolano l’espressione di ACE2, recettore delle nostre cellule a cui si lega il virus SARS-COV-2. poiche i batterioidi sono diminuiti nei pazienti COVID-19 manca questa regolazione fisiologica, cioè le cellule dispongono di più ACE2 da poter offrire al virus per attraccare e infettare. Bacteroidetes a Firmicutes riflette la gravità della malattia.
Dai risultati di questi numerosi studi si capisce quanto è importante intervenire per ripristinare le popolazioni microbiche intestinali e favorire quei batteri che si sono mostrati “terapeutici” nei confronti della malattia COVID-19.
*attitudine degli organismi viventi di autoregolarsi e conservare le proprie caratteristiche anche se varia l’ambiente esterno.
BIBLIOGRAFIA
AHMADI BADI, S., TARASHI, S., FATEH, A., ROHANI, P., MASOTTI, A. & SIADAT, S.D. 2021. From the Role of Microbiota in Gut-Lung Axis to SARS-CoV-2 Pathogenesis. Mediators Inflamm 20216611222.
AMIRIAN, E.S. 2020. Potential fecal transmission of SARS-CoV-2: Current evidence and implications for public health. Int J Infect Dis 95363–370.
BENGMARK, S. 2013. Gut microbiota, immune development and function. Pharmacol Res 69(1):87–113.
BUDDEN, K.F., GELLATLY, S.L., WOOD, D.L.A., COOPER, M.A., MORRISON, M., HUGENHOLTZ, P. & HANSBRO, P.M. 2017. Emerging pathogenic links between microbiota and the gut-lung axis. Nat Rev Microbiol 15(1):55–63.
CHASSAING, B., ETIENNE-MESMIN, L. & GEWIRTZ, A.T. 2014. Microbiota-liver axis in hepatic disease. Hepatology 59(1):328–339.
ENAUD, R., PREVEL, R., CIARLO, E., BEAUFILS, F., WIEËRS, G., GUERY, B. & DELHAES, L. 2020. The Gut-Lung Axis in Health and Respiratory Diseases: A Place for Inter-Organ and Inter-Kingdom Crosstalks. Front Cell Infect Microbiol 109.
FLINT, H.J., DUNCAN, S.H., SCOTT, K.P. & LOUIS, P. 2015. Links between diet, gut microbiota composition and gut metabolism. Proc Nutr Soc 74(1):13–22.
HALNES, I., BAINES, K.J., BERTHON, B.S., MACDONALD-WICKS, L.K., GIBSON, P.G. & WOOD, L.G. 2017. Soluble Fibre Meal Challenge Reduces Airway Inflammation and Expression of GPR43 and GPR41 in Asthma. Nutrients 9(1):.
HASHIMOTO, T. et al. 2012. ACE2 links amino acid malnutrition to microbial ecology and intestinal inflammation. Nature 487(7408):477–481.
KAMADA, N., SEO, S.-U., CHEN, G.Y. & NÚÑEZ, G. 2013. Role of the gut microbiota in immunity and inflammatory disease. Nat Rev Immunol 13(5):321–335.
KING, D.E., EGAN, B.M., WOOLSON, R.F., MAINOUS, A.G., AL-SOLAIMAN, Y. & JESRI, A. 2007. Effect of a high-fiber diet vs a fiber-supplemented diet on C-reactive protein level. Arch Intern Med 167(5):502–506.
MARSLAND, B.J., TROMPETTE, A. & GOLLWITZER, E.S. 2015. The Gut-Lung Axis in Respiratory Disease. Ann Am Thorac Soc 12 Suppl 2S150-156.
MORIMOTO, K., TAKESHITA, T., NANNO, M., TOKUDOME, S. & NAKAYAMA, K. 2005. Modulation of natural killer cell activity by supplementation of fermented milk containing Lactobacillus casei in habitual smokers. Prev Med 40(5):589–594.
PAN, L., MU, M., YANG, P., SUN, Y., WANG, R., YAN, J., LI, P., HU, B., WANG, J., HU, C., JIN, Y., NIU, X., PING, R., DU, Y., LI, T., XU, G., HU, Q. & TU, L. 2020. Clinical Characteristics of COVID-19 Patients With Digestive Symptoms in Hubei, China: A Descriptive, Cross-Sectional, Multicenter Study. Am J Gastroenterol 115(5):766–773.
PETRA, A.I., PANAGIOTIDOU, S., HATZIAGELAKI, E., STEWART, J.M., CONTI, P. & THEOHARIDES, T.C. 2015. Gut-Microbiota-Brain Axis and Its Effect on Neuropsychiatric Disorders With Suspected Immune Dysregulation. Clin Ther 37(5):984–995.
PRECUP, G. & VODNAR, D.-C. 2019. Gut Prevotella as a possible biomarker of diet and its eubiotic versus dysbiotic roles: a comprehensive literature review. Br J Nutr 122(2):131–140.
RAMEZANI, A. & RAJ, D.S. 2014. The gut microbiome, kidney disease, and targeted interventions. J Am Soc Nephrol 25(4):657–670.
TROMPETTE, A., GOLLWITZER, E.S., YADAVA, K., SICHELSTIEL, A.K., SPRENGER, N., NGOM-BRU, C., BLANCHARD, C., JUNT, T., NICOD, L.P., HARRIS, N.L. & MARSLAND, B.J. 2014. Gut microbiota metabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis. Nat Med 20(2):159–166.
VARRASO, R., CHIUVE, S.E., FUNG, T.T., BARR, R.G., HU, F.B., WILLETT, W.C. & CAMARGO, C.A. 2015. Alternate Healthy Eating Index 2010 and risk of chronic obstructive pulmonary disease among US women and men: prospective study. BMJ 350h286.
WAN, Y. et al. 2020. Enteric involvement in hospitalised patients with COVID-19 outside Wuhan. Lancet Gastroenterol Hepatol 5(6):534–535.
DE WILDE, A.H., SNIJDER, E.J., KIKKERT, M. & VAN HEMERT, M.J. 2018. Host Factors in Coronavirus Replication. Curr Top Microbiol Immunol 4191–42.
XIAO, F., TANG, M., ZHENG, X., LIU, Y., LI, X. & SHAN, H. 2020. Evidence for Gastrointestinal Infection of SARS-CoV-2. Gastroenterology 158(6):1831-1833.e3.
ZHANG, C., WU, Z., LI, J.-W., ZHAO, H. & WANG, G.-Q. 2020. Cytokine release syndrome in severe COVID-19: interleukin-6 receptor antagonist tocilizumab may be the key to reduce mortality. Int J Antimicrob Agents 55(5):105954.
ZHENG, D., LIWINSKI, T. & ELINAV, E. 2020. Interaction between microbiota and immunity in health and disease. Cell Res 30(6):492–506.
ZUO, T. et al. 2020. Alterations in Gut Microbiota of Patients With COVID-19 During Time of Hospitalization. Gastroenterology 159(3):944-955.e8.
