Microbioma, prebiotici e probiotici: su 300 ceppi alimentari solo 35 superano l’esame

Non tutti i probiotici sono uguali: nel cibo si nascondono batteri capaci di «parlare» con il sistema immunitario Dal pane a lievitazione naturale al kefir, dal latte ai formaggi: uno studio ha passato al setaccio quasi 300 ceppi di lattobacilli. Solo 35 hanno superato la selezione per le caratteristiche probiotiche e alcuni hanno mostrato effetti molto diversi sui segnali dell’infiammazione. La prospettiva più intrigante riguarda ciò che i batteri producono: molecole che in futuro potrebbero diventare nuovi “postbiotici”. Dentro un pezzo di formaggio, una pasta madre o un granello di kefir potrebbe nascondersi qualcosa di molto più sofisticato di un semplice batterio “buono”. Potrebbe esserci una piccola fabbrica biochimica.

Un microrganismo capace di attraversare l’ambiente ostile dello stomaco, resistere alla bile, aggrapparsi al muco intestinale e, soprattutto, liberare molecole in grado di dialogare con le cellule del nostro organismo. È questa la parte più affascinante di uno studio pubblicato su Frontiers in Microbiology da Magdalena Kowalczyk e colleghi, che hanno analizzato quasi 300 ceppi di lattobacilli provenienti da differenti alimenti, tra cui latte crudo, pasta madre, kefir e Oscypek, tradizionale formaggio polacco.

L’idea che emerge è semplice ma cambia il modo di parlare di probiotici: non esiste il lattobacillo. Esistono ceppi differenti, quasi individui con un proprio curriculum biologico. E due batteri appartenenti allo stesso grande mondo dei lattobacilli possono comportarsi in maniera profondamente diversa.

Una corsa a ostacoli lunga quanto l’intestino Per diventare un buon candidato probiotico non basta essere un batterio considerato benefico. Bisogna prima sopravvivere al viaggio. I ricercatori hanno quindi sottoposto quasi 300 isolati a una sorta di durissima selezione naturale in laboratorio: resistenza all’acidità, tolleranza ai sali biliari e capacità di aderire alla mucina, una componente fondamentale dello strato di muco che protegge l’epitelio intestinale. È come valutare un esploratore non soltanto per la sua identità, ma per la capacità di attraversare un deserto, superare un fiume e infine trovare un luogo nel quale fermarsi.

E la provenienza sembra contare. Tra i ceppi studiati, Lactiplantibacillus e Levilactobacillus provenienti soprattutto dal formaggio Oscypek e dalla pasta madre hanno mostrato una notevole tolleranza ai sali biliari. Anche l’adesione è risultata molto variabile: una caratteristica importante perché un batterio che arriva nell’intestino ma viene immediatamente trascinato via ha possibilità differenti rispetto a uno capace di interagire con lo strato mucoso. Alla fine della prima selezione il gruppo si è drasticamente ristretto. E dopo i controlli di biosicurezza sono rimasti 35 ceppi particolarmente promettenti. Cinque isolati che mostravano livelli di resistenza agli antibiotici superiori ai valori di riferimento sono stati esclusi dalle successive sperimentazioni; tutti i 40 ceppi sottoposti al test emolitico sono risultati non beta-emolitici.

Il probiotico ha bisogno del suo cibo

Poi arriva un secondo capitolo della storia: anche i batteri devono mangiare. Ed è qui che entrano in scena i prebiotici, sostanze che possono favorire selettivamente la crescita di determinati microrganismi intestinali. I 35 ceppi selezionati sono stati messi alla prova con diversi substrati, fra cui galatto-oligosaccaridi, inulina e oligosaccaridi della famiglia del raffinosio. Il risultato conferma ancora una volta che parlare genericamente di “probiotici” può essere fuorviante. Non tutti gradiscono lo stesso menù.

Nel complesso, molti lattobacilli studiati sono stati favoriti dai galatto-oligosaccaridi (GOS). L’inulina, invece, ha mostrato una relazione molto più selettiva: nello studio erano soprattutto i Lacticaseibacillus a riuscire a utilizzarla e a crescere in sua presenza. È un particolare che apre una prospettiva interessante: costruire combinazioni sinbiotiche, nelle quali il probiotico venga associato proprio al prebiotico che rappresenta il suo substrato preferenziale. Non un fertilizzante distribuito indiscriminatamente nel giardino intestinale, dunque, ma il nutrimento scelto per una determinata pianta.

Ma la scoperta più intrigante arriva quando i batteri vengono tolti, qui la ricerca cambia prospettiva: gli studiosi non hanno osservato soltanto ciò che fanno i lattobacilli vivi. Hanno studiato anche quello che lasciano nell’ambiente mentre crescono. I batteri, infatti, producono e liberano metaboliti e altre sostanze biologicamente attive. Gli scienziati hanno quindi preparato i cosiddetti cell-free supernatants (CFS): in termini semplici, il liquido di coltura dal quale le cellule batteriche sono state eliminate, ma nel quale rimangono le sostanze da esse rilasciate. Una sorta di impronta chimica del batterio. In questa ottica sono stati analizzati i supernatanti di cinque dei 35 ceppi più promettenti: un Lacticaseibacillus e quattro Lactiplantibacillus. Ed è qui che i microrganismi hanno mostrato personalità biologiche sorprendentemente differenti.

C’è chi accende l’infiammazione e chi sembra frenarla. I supernatanti sono stati messi a contatto con cellule epiteliali intestinali umane HT-29 precedentemente stimolate con IL-1β, creando quindi in laboratorio un modello cellulare di attivazione infiammatoria. I ricercatori hanno osservato l’espressione di quattro importanti mediatori, interleuchine del sistema immunitario: IL-1β, IL-6, IL-8 e TNF-α. Il risultato non è stato una risposta uniforme. Tutti e cinque i supernatanti hanno aumentato significativamente l’espressione di TNF-α. Due, denominati L_2 e L_5, hanno aumentato significativamente IL-8. Ma un altro ceppo, Lactiplantibacillus L_4, ha fatto qualcosa di diverso: ha ridotto l’espressione di IL-8 e di IL-1β. Le variazioni osservate per IL-6 non hanno invece raggiunto la significatività statistica.

È probabilmente il risultato più suggestivo dell’intero lavoro. Perché significa che due lattobacilli apparentemente appartenenti allo stesso grande universo dei “batteri buoni” possono inviare messaggi quasi opposti. Uno può stimolare determinati segnali immunitari. Un altro può attenuarne alcuni.

L’attenzione degli autori si concentra in particolare sul comportamento del ceppo L_4. IL-8 è una chemochina fortemente coinvolta nel richiamo delle cellule immunitarie e nei processi infiammatori. Livelli aumentati sono stati associati a diverse condizioni infiammatorie e anche alle malattie infiammatorie intestinali (IBD). Per questo la capacità del supernatante di L_4 di ridurre l’espressione di IL-8 viene considerata dagli autori potenzialmente interessante per lo sviluppo futuro di strategie rivolte alle patologie su base infiammatoria, comprese le IBD. Lo studio è stato condotto in vitro, su una linea cellulare. Non dimostra che mangiare un determinato formaggio o assumere quel lattobacillo possa curare una malattia infiammatoria intestinale in quanto tra una cellula coltivata in laboratorio e un paziente c’è un’intera biologia da attraversare ma indica una strada tracciata che è quella giusta.

Dai probiotici ai postbiotici: forse non serve neppure il batterio vivo. Ed è probabilmente questa la prospettiva più innovativa in quanto se una parte dell’effetto biologico dipende dalle sostanze prodotte dal microrganismo, in futuro potrebbe non essere sempre necessario somministrare il batterio vivo.

Potrebbero essere utilizzati postbiotici, preparazioni derivate dai microrganismi e dai loro prodotti bioattivi. Gli stessi autori sottolineano l’interesse delle secrezioni batteriche soprattutto in situazioni nelle quali l’impiego di microrganismi vivi può richiedere particolare cautela, come nei pazienti immunodepressi, nei malati critici o nei neonati prematuri. In altre parole, invece di trasferire nell’intestino la “fabbrica”, potremmo un giorno utilizzare alcuni dei prodotti della fabbrica. La ricerca è ancora lontana dall’avere trasformato questa ipotesi in una terapia. Ma è proprio qui che probiotica e farmacologia iniziano quasi a sfiorarsi. Anche sul microbiota dunque si va verso una medicina di precisione. Da questa prospettiva la parola “probiotico”, da sola, dice sempre meno, conta di più il genere e la specie, soprattutto il ceppo.

I ricercatori concludono infatti che sia le proprietà probiotiche sia quelle immunomodulanti sono specifiche del singolo ceppo e potrebbero dipendere dalle differenze nel patrimonio genetico e nei metaboliti prodotti. Serviranno ulteriori studi sui candidati più promettenti e sulle loro frazioni extracellulari prima di immaginare applicazioni terapeutiche mirate. In poche parola siamo di fronte a una piccola rivoluzione concettuale. Per anni abbiamo immaginato il microbiota soprattutto come una folla: miliardi di microrganismi da mantenere in equilibrio. La ricerca sta iniziando invece a distinguere le singole voci dentro quella folla.

Alcune resistono meglio all’acido. Altre si aggrappano al muco. Altre ancora preferiscono determinati zuccheri. E alcune sembrano capaci di sussurrare alle cellule intestinali di aumentare o abbassare determinati segnali immunitari. Il futuro dei probiotici potrebbe quindi non essere una capsula contenente genericamente “fermenti lattici”, ma una combinazione scelta con precisione: il ceppo giusto, nutrito dal prebiotico giusto, oppure perfino le sole molecole che quel microrganismo produce. Una farmacia microscopica che, almeno in parte, potrebbe essere già nascosta negli alimenti fermentati che l’uomo prepara da millenni.