Metanogeni: gli archei dietro le scoregge di metano
Non tutto il gas intestinale proviene dai batteri. Un gruppo di antichi organismi unicellulari chiamati metanogeni trasforma in silenzio l'idrogeno in metano nelle profondità dell'intestino umano, influenzando l'odore delle flatulenze, il loro galleggiamento e persino la velocità con cui si muove l'intestino.
Che cosa sono i metanogeni?
I metanogeni sono microrganismi appartenenti al dominio degli Archei, non dei batteri, un lignaggio evolutivamente antichissimo che prospera in ambienti privi di ossigeno come paludi, risaie, sorgenti degli abissi oceanici e apparati digerenti degli animali. Nel colon umano il metanogeno dominante è il Methanobrevibacter smithii, che in alcune persone può rappresentare fino al dieci per cento di tutti i microbi anaerobi. A differenza dei batteri che fermentano il nostro cibo, i metanogeni non degradano direttamente i carboidrati. Sopravvivono invece consumando i sottoprodotti della fermentazione batterica, soprattutto idrogeno e anidride carbonica, combinandoli per formare metano. Questa collaborazione metabolica, detta sintrofia, mantiene bassi i livelli di idrogeno e consente a tutta la comunità microbica di lavorare in modo più efficiente. Circa dal trenta al cinquanta per cento degli adulti ospita abbastanza metanogeni da produrre metano misurabile nel respiro e nelle flatulenze.
Come si forma il metano nell'intestino
La biochimica della produzione di metano, chiamata metanogenesi, è una delle più antiche vie di generazione di energia sulla Terra. Il Methanobrevibacter smithii prende quattro molecole di idrogeno e una di anidride carbonica e, attraverso una serie di passaggi guidati da enzimi che coinvolgono il cofattore coenzima M, produce una singola molecola di metano e acqua. Sottraendo continuamente idrogeno, i metanogeni ne impediscono l'accumulo; alte concentrazioni di idrogeno rallenterebbero altrimenti moltissimo la fermentazione batterica. Il risultato è un ecosistema intestinale più tranquillo ed efficiente. Il metano è incolore e inodore, quindi le scoregge ricche di metano non sono quelle puzzolenti; il fetore proviene da composti dello zolfo prodotti da microbi completamente diversi. Poiché il metano è più leggero dell'aria ma si mescola con gas intestinali più pesanti, l'attività dei metanogeni influenza anche il galleggiamento e il suono delle flatulenze.
Metanogeni, stitichezza e salute
Gli scienziati collegano sempre più l'abbondanza di metanogeni intestinali a un transito più lento. Il metano sembra agire direttamente sulla muscolatura liscia dell'intestino, riducendo la velocità della peristalsi e favorendo la stitichezza. Da questo legame è nato un quadro clinico riconosciuto, la cosiddetta sovracrescita metanogena intestinale, o IMO, diagnosticata quando un test del respiro mostra metano elevato. L'IMO si riscontra spesso nelle persone con sindrome dell'intestino irritabile a predominanza di stitichezza ed è associata a gonfiore e alla sensazione di evacuazione incompleta. Alcuni studi riportano anche associazioni tra i livelli di metanogeni e il peso corporeo, sebbene le prove restino contrastanti e tutt'altro che definitive. I medici possono trattare l'IMO confermata con antibiotici specifici che colpiscono sia i batteri sia gli archei, talvolta insieme a modifiche alimentari. È importante ricordare che ospitare metanogeni è del tutto normale per gran parte delle persone sane e di per sé non indica una malattia.
Misurare e gestire il metano
Il modo standard per individuare i metanogeni intestinali è il test del respiro all'idrogeno e al metano, in cui la persona beve una soluzione zuccherina e poi espira in un dispositivo a intervalli prestabiliti. Poiché una parte del metano prodotto nel colon viene assorbita nel sangue e rilasciata attraverso i polmoni, la concentrazione nel respiro offre una comoda finestra sull'attività degli archei. Gestire il metano in eccesso inizia di solito dall'alimentazione: ridurre i carboidrati fermentabili con un approccio a basso contenuto di FODMAP abbassa la disponibilità di idrogeno da cui dipendono i metanogeni. Un'attività fisica regolare e una corretta idratazione favoriscono un transito sano, limitando indirettamente l'effetto stitichezza del metano. Probiotici e alcuni composti vegetali sono allo studio per la capacità di modulare le popolazioni di metanogeni, ma nessun singolo intervento funziona per tutti. Per la maggior parte delle persone gli archei produttori di metano sono semplicemente una componente naturale e permanente di un microbiota equilibrato.
Lo sapevi?
- I metanogeni appartengono al dominio degli Archei, un ramo della vita tanto distinto dai batteri quanto gli animali lo sono dalle piante.
- Il metano di per sé non ha odore, quindi le scoregge ricche di metano sono tra le meno puzzolenti.
- Un test del respiro ad alto contenuto di metano è uno degli indizi che i medici usano per diagnosticare la sindrome dell'intestino irritabile con stitichezza.
- Il Methanobrevibacter smithii è spesso l'archeo più abbondante in assoluto nel corpo umano.
Curiosità
Il metano può far galleggiare le feci invece di farle affondare, quindi chi produce molto metano nota più spesso le proprie evacuazioni che galleggiano in superficie.
Fonti
- Triantafyllou K, Chang C, Pimentel M, Methanogens, Methane and Gastrointestinal Motility, Journal of Neurogastroenterology and Motility, 2014
- Samuel BS et al., Genomic and metabolic adaptations of Methanobrevibacter smithii to the human gut, PNAS, 2007
- Pimentel M et al., Methane Production During Lactulose Breath Test Is Associated with Gastrointestinal Disease, Digestive Diseases and Sciences, 2003