Batteri intestinali e produzione di gas
L'intestino umano contiene circa 38 trilioni di cellule microbiche — all'incirca pari al numero di cellule umane nel corpo. Questi microrganismi sono responsabili della produzione di praticamente tutto l'idrogeno, il metano e una parte significativa dell'anidride carbonica che compone il gas intestinale. Comprendere i batteri intestinali significa, nel senso più letterale, capire da dove vengono i peti.
La fabbrica di fermentazione
Quando i carboidrati alimentari — in particolare i polisaccaridi complessi, gli amidi resistenti e le fibre solubili — raggiungono il colon non digeriti, diventano substrato per la fermentazione microbica. I batteri del colon li scompongono attraverso la fermentazione anaerobica, producendo acidi grassi a catena corta (SCFA: acetato, propionato, butirrato), anidride carbonica, idrogeno e, in alcuni individui, metano. Gli SCFA vengono assorbiti e forniscono circa il 10% dell'apporto calorico giornaliero; i gas vengono assorbiti, metabolizzati da altri batteri o espulsi. Questa fermentazione microbica non è un malfunzionamento — è una caratteristica fondamentale della digestione umana, e gli SCFA prodotti sono critici per la salute del colon.
Metanogeni vs. produttori di idrogeno
Il microbioma intestinale umano contiene due ampie categorie di organismi rilevanti per il gas: fermentatori produttori di idrogeno e archaea metanogeni. La maggior parte dei batteri intestinali (Bacteroidetes, Firmicutes) produce idrogeno come sottoprodotto della fermentazione. I metanogeni — principalmente Methanobrevibacter smithii — consumano questo idrogeno e lo combinano con l'anidride carbonica per produrre metano. Non tutti gli esseri umani ospitano popolazioni sostanziali di M. smithii: solo circa il 30–40% degli adulti sono 'produttori di metano', il che significa che il loro respiro espirato contiene metano rilevabile. Questi individui producono meno idrogeno nei test del respiro ma più metano. La divisione determina non solo la composizione del gas ma anche l'efficienza digestiva.
Diversità del microbioma e variazione individuale
Non ci sono due persone con lo stesso microbioma intestinale. La composizione dei batteri del colon varia per genetica, metodo di nascita (vaginale vs. cesareo), alimentazione infantile precoce (seno vs. formula), storia di antibiotici, dieta nel corso della vita, posizione geografica ed età. Questa enorme variazione interpersonale spiega perché pasti identici producono quantità drammaticamente diverse di gas in persone diverse. Uno studio del 2015 di Sonnenburg et al. su Nature ha dimostrato che l'apporto di fibre alimentari rimodella rapidamente e sostanzialmente la composizione del microbioma, e che le diete occidentali povere di fibre riducono la diversità del microbioma nel corso delle generazioni.
Probiotici, prebiotici e gas
I probiotici (contenenti batteri vivi) e gli alimenti prebiotici (contenenti substrati fermentabili che nutrono i batteri benefici) sono entrambi ampiamente commercializzati per la salute intestinale. Le prove dei loro effetti sulla flatulenza sono sfumate. I probiotici contenenti specie Lactobacillus e Bifidobacterium possono ridurre la produzione di gas in alcuni individui, in particolare quelli con intolleranza al lattosio o disbiosi post-antibiotica. Tuttavia, alcuni probiotici inizialmente aumentano il gas mentre il microbioma si adatta. I prebiotici — inclusi inulina, fruttooligosaccaridi (FOS) e amido resistente — nutrono direttamente i batteri del colon e aumentano in modo affidabile la fermentazione e la produzione di gas nel breve termine.
Lo sapevi?
- L'intestino umano contiene circa 38 trilioni di cellule microbiche che rappresentano oltre 1.000 specie diverse.
- Solo il 30–40% degli adulti sono 'produttori di metano' con metano rilevabile nel respiro, a causa di diverse popolazioni di archaea metanogeni.
- Gli acidi grassi a catena corta prodotti dalla fermentazione intestinale forniscono circa il 10% dell'apporto calorico giornaliero umano.
- Methanobrevibacter smithii è il microbo dominante produttore di metano nell'intestino umano e si nutre di idrogeno prodotto da altri batteri.
Curiosità
Il Human Microbiome Project, finanziato dal NIH e lanciato nel 2007, ha sequenziato i genomi di oltre 10.000 ceppi microbici dal corpo umano. Ha scoperto che i geni microbici intestinali superano i geni umani di circa 150 a 1 — rendendoci, genomicamente parlando, più microbici che umani.
Fonti
- Sender, R. et al. (2016). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. Cell, 164(3), 337–340.
- Sonnenburg, E.D. et al. (2015). Diet-induced alterations in gut microflora. Cell Host & Microbe, 17(1), 27–38.
- Levitt, M.D. et al. (1987). Relation of passage of gas and abdominal bloating to colonic gas production. Annals of Internal Medicine, 94(4), 444–446.