Caffè/Studio: “Assi opposti mediati dal microbioma collegano stili di vita modificabili alla salute e alle malattie croniche”. Crediti immagine: Corona Borealis Studio / Shutterstock
Qual è il legame tra il caffè del mattino, i cibi fermentati, le abitudini di esercizio fisico e il tempo trascorso seduti? Un’ampia ricerca internazionale sul microbioma esamina come le scelte quotidiane si correlino con i batteri intestinali, l’infiammazione e le malattie croniche, rivelando differenze inaspettate tra cibi comuni e stili di vita abituali.
In un recente studio pubblicato sulla rivista Nature Medicine, i ricercatori hanno esaminato se le comunità microbiche intestinali mediano statisticamente le associazioni tra fattori modificabili dello stile di vita, salute generale e 15 malattie croniche, e hanno sviluppato punteggi predittivi basati sul microbioma. La ricerca è stata condotta da scienziati della Tokyo Medical University, del Japan Institute for Health Security, dell’Università di Tokyo, del RIKEN, della Waseda University e di altri istituti di ricerca giapponesi, in collaborazione con il Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare in Germania.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità ( OMS ) stima che oltre due terzi della mortalità mondiale siano attribuibili a malattie croniche. Fattori legati allo stile di vita, come l’alimentazione, il consumo di alcol e tabacco, l’inattività fisica e la sedentarietà prolungata, contribuiscono al rischio di malattie croniche. Il microbiota intestinale è stato recentemente associato a malattie e condizioni di salute correlate allo stile di vita. La maggior parte degli studi ha esaminato separatamente i fattori legati allo stile di vita e il rischio di malattia, rendendo difficile comprendere il ruolo di mediazione del microbiota. Sono necessari ampi studi di popolazione che integrino gli esiti clinici con i dati microbici per chiarire queste relazioni e identificare modelli microbici comuni e specifici per malattia.
Informazioni sullo studio
Lo studio ha valutato i dati metagenomici fecali ottenuti tramite sequenziamento shotgun da 6.803 partecipanti adulti al progetto di ricerca giapponese 4D (Malattia, Farmaci, Dieta e Vita Quotidiana), di età compresa tra 16 e 95 anni. L’analisi ha esaminato 28 fattori legati allo stile di vita, tra cui abitudini alimentari, consumo di alcol, fumo di tabacco, attività fisica e sedentarietà. Gli esiti includevano lo stato di salute generale e 15 malattie croniche, tra cui malattie infiammatorie croniche intestinali ( MICI ), sindrome dell’intestino irritabile ( SII ), diabete di tipo 2 ( DT2 ), patologie cardiovascolari e disturbi respiratori. La maggior parte delle diagnosi di malattia è stata confermata da un medico, ma la SII è stata valutata utilizzando questionari auto-compilati secondo i criteri di Roma IV. I 2.119 partecipanti classificati come generalmente sani non presentavano comorbilità, precedenti malattie croniche o interventi chirurgici, assunzione di farmaci o infezioni virali croniche specifiche.
I ricercatori hanno caratterizzato la composizione microbica utilizzando profili di specie batteriche, mentre il potenziale funzionale microbico è stato dedotto da geni annotati utilizzando ortologhi e moduli della Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes ( KEGG ). Gli acidi grassi a catena corta ( SCFA ) fecali sono stati misurati in 1.713 partecipanti e le citochine e chemochine infiammatorie plasmatiche sono state valutate in 1.740. Le esposizioni legate allo stile di vita sono state auto-riferite, con domande sull’alimentazione relative al mese precedente. La sedentarietà prolungata è stata definita come 9,5 ore o più al giorno. Le analisi di mediazione hanno valutato le specie batteriche e le caratteristiche microbiche funzionali come potenziali intermediari tra le esposizioni legate allo stile di vita e gli esiti clinici. I modelli sono stati aggiustati per età, sesso, indice di massa corporea ( BMI ) e uso di farmaci. I ricercatori hanno anche testato la mediazione inversa per ridurre la probabilità di causalità inversa, ma questo approccio non ha potuto stabilire la causalità.
Lo studio longitudinale ha esaminato i cambiamenti nei modelli del microbioma associati allo stile di vita in 402 partecipanti, utilizzando 804 campioni raccolti in un periodo mediano di due anni. I ricercatori hanno sviluppato punteggi MADE (Microbiome-based Assessment of Disease and hEalth ) a partire dai profili delle specie batteriche, utilizzando modelli di previsione statistica. Hanno valutato i punteggi nella coorte giapponese e li hanno testati su 13 coorti esterne indipendenti, comprendenti 3.095 individui.
Risultati dello studio
L’analisi ha identificato due gruppi opposti di caratteristiche microbiche che collegano statisticamente i fattori dello stile di vita alla salute generale e alle malattie croniche. I ricercatori hanno individuato numerose relazioni di mediazione significative che coinvolgono specie batteriche e geni funzionali microbici. Le diete a base vegetale, gli alimenti fermentati, il consumo di caffè e l’attività fisica hanno mostrato prevalentemente modelli di mediazione orientati alla salute. Al contrario, il consumo di carboidrati raffinati, il fumo e la sedentarietà prolungata sono risultati principalmente associati a percorsi microbici orientati alla malattia. Le condizioni digestive, metaboliche, psichiatriche e immunitarie hanno mostrato un numero relativamente elevato di mediatori microbici.
I mediatori orientati alla salute mostravano una correlazione positiva con gli acidi grassi a catena corta (SCFA) fecali, in particolare il butirrato, e una correlazione negativa con i marcatori infiammatori, come il fattore di necrosi tumorale ( TNF-α ), l’interleuchina-8 ( IL-8 ) e l’interferone gamma ( IFN-γ ). I mediatori orientati alla malattia mostravano generalmente associazioni più deboli con gli SCFA e associazioni positive più forti con le citochine infiammatorie. I batteri di origine orale rappresentavano il 26,3% dei mediatori orientati alla malattia, rispetto a nessuno dei mediatori orientati alla salute. I patobionti, microrganismi con il potenziale di causare malattie in determinate condizioni, rappresentavano il 14,3% dei mediatori orientati alla malattia ed erano assenti dal gruppo orientato alla salute.
Le analisi dietetiche hanno rivelato specifiche funzioni microbiche associate a diversi gruppi alimentari. Verdura, frutta e funghi sono stati collegati a percorsi microbici previsti per la degradazione dei polisaccaridi di origine vegetale, tra cui pectina, emicellulosa e cellulosa. Diversi batteri produttori di butirrato, tra cui Faecalibacterium prausnitzii , Anaerostipes hadrus e Fusicatenibacter saccharivorans, sono stati identificati come mediatori orientati alla salute. Il consumo di caffè è stato associato a modelli microbici orientati alla salute simili, che coinvolgono batteri produttori di butirrato. Lawsonibacter asaccharolyticus è emerso come un potenziale mediatore microbico che collega l’assunzione di caffè a una minore probabilità di IBD.
Il consumo di alimenti fermentati è stato associato a comunità microbiche arricchite di batteri produttori di butirrato. Tuttavia, i microrganismi della coltura starter rilevati nell’intestino, tra cui Bacillus subtilis, Latilactobacillus sakei e Streptococcus thermophilus, non hanno mediato in modo statisticamente significativo le associazioni osservate tra consumo di alimenti fermentati e salute. I prodotti a base di soia, in particolare natto e miso, sono risultati correlati alla presenza di specie di Adlercreutzia produttrici di equolo .
Il consumo di latticini ha mostrato associazioni più complesse. L’assunzione di latte e yogurt è risultata associata a specie di Bifidobacterium e a geni coinvolti nel metabolismo del lattosio, ma le singole specie hanno mostrato modelli di mediazione differenti a seconda della malattia. Per le malattie infiammatorie croniche intestinali (MICI), il diabete di tipo 2 e la depressione, la mediazione orientata alla malattia è risultata più rilevante rispetto alla mediazione orientata alla salute nelle associazioni con il consumo di latticini. I ricercatori hanno anche identificato geni microbici coinvolti nella produzione di lattato e acetato a valle come mediatori orientati alla malattia.
Il consumo di carboidrati raffinati, tra cui riso, pane, pasta e bevande gassate, è stato principalmente associato a caratteristiche microbiche orientate verso la malattia, tra cui diverse specie di Streptococcus presenti nella saliva, specie di Lactobacillus , Klebsiella pneumoniae , Escherichia coli e Morganella morganii. Le funzioni microbiche associate alle caratteristiche patologiche del microbiota intestinale includevano l’utilizzo di amido e zuccheri, la produzione di lattato, la formazione di biofilm e la biosintesi dell’involucro cellulare dei batteri Gram-negativi.
Il consumo di alcol ha dimostrato una mediazione microbica bidirezionale che coinvolge l’utilizzo di glicani derivati dall’ospite. La mediazione orientata alla malattia è risultata predominante in diverse condizioni, tra cui sindrome dell’intestino irritabile, dislipidemia, ipertensione, iperuricemia e depressione. L’attività fisica è stata associata a batteri produttori di butirrato, mentre la sedentarietà è stata collegata a specie associate a malattie, tra cui E. coli e Ruminococcus gnavus . Le analisi longitudinali hanno confermato la coerenza di diverse firme microbiche associate allo stile di vita, ma non hanno stabilito se questi cambiamenti abbiano influenzato gli esiti successivi della malattia.
I punteggi MADE hanno distinto i partecipanti che soddisfacevano i rigorosi criteri di salute generale dello studio dagli altri partecipanti, mentre i punteggi specifici per malattia hanno differenziato gli individui con e senza particolari condizioni croniche nella coorte giapponese. La validazione esterna su 13 coorti indipendenti ha dimostrato una performance coerente nella discriminazione delle malattie in 11 coorti. La performance differiva a seconda della malattia, con una discriminazione limitata per la sindrome dell’intestino irritabile (IBS). La combinazione dei punteggi MADE con età, sesso, BMI e fattori legati allo stile di vita ha migliorato la discriminazione per nove dei 16 esiti, ma l’utilità clinica rimane da dimostrare. I punteggi hanno anche individuato modelli microbici distinti associati alle singole malattie.
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Conclusione
I risultati hanno collegato alimenti di origine vegetale, caffè e attività fisica a profili microbici orientati alla salute, mentre i carboidrati raffinati e la sedentarietà sono stati collegati a profili orientati alla malattia. I punteggi MADE suggeriscono che i profili microbici possono aiutare a distinguere la salute dalla malattia nelle diverse popolazioni, con prestazioni variabili a seconda della condizione. Sono necessari studi sperimentali e studi clinici di intervento sullo stile di vita per stabilire la causalità, chiarire i meccanismi sottostanti e determinarne l’applicabilità clinica. Altri limiti includono l’esposizione dietetica auto-riferita, possibili fattori confondenti non misurati e l’incertezza su quanto bene i risultati siano applicabili al di fuori del Giappone. Anche il costo, l’accessibilità e il valore clinico dei test del microbioma richiedono ulteriori studi.