Il microbiota e il suo ruolo nella protezione del sistema respiratorio

Attraverso nuovi approcci di analisi, è stato possibile dimostrare che il tessuto polmonare dei soggetti sani, non è sterile, ma bensì presenta un microbiota polmonare costituito da specie di microrganismi differenti, come batteri, virus e funghi.

Esso si forma nei primi anni di vita dell’individuo e può essere influenzato da differenti fattori, come l’età, il tipo di dieta, lo stile di vita e l’utilizzo di antibiotici. Inoltre, alterazioni precoci del microbiota polmonare, insieme a quello intestinale, possono portare, durante lo sviluppo del soggetto, all’insorgenza di particolari patologie.

Apparto respiratorio: generalità

L’apparato respiratorio è un sistema complesso formato da organi e tessuti, la cui funzione principale è quella di mediare gli scambi gassosi tra l’ambiente esterno e l’organismo. Il suo compito è quello di riossigenare il sangue e di eliminare i prodotti di scarto, come l’anidride carbonica; il sangue ricco di ossigeno raggiungerà poi il cuore per poter essere “distribuito” fra i vari organi e tessuti.

Esso può essere suddiviso in:

•  Tratto respiratorio superiore, che comprende il naso e sue cavità nasali, la bocca, la farine, la naso-faringe e la laringe
• Tratto respiratorio inferiore , che comprende la trachea, i bronchi, i bronchioli, i polmoni e i muscoli del diaframma e ed intercostali.

L’intera superficie polmonare adibita agli scambi gassosi è colonizzata da differenti comunità batteriche di nicchia, che costituiscono nel loro insieme il microbiota polmonare. La sua formazione avviene in contemporanea alla fase di sviluppo dell’apparato respiratorio e si pensa inoltre, che possa essere coinvolto nella formazione strutturale delle vie respiratorie e dell’immunità locale, svolgendo una funzione protettiva nei confronti delle infezioni polmonari.

Il microbiota polmonare

Per molto tempo però si è creduto che il tessuto polmonare fosse sterile e che venisse colonizzato solo in seguito allo sviluppo di malattie polmonari. Tuttavia, grazie al ritrovamento di batteri nel liquido amniotico, nella placenta, nelle membrane fetali e nel sangue cordonale, si è potuto dimostrare che il microbiota polmonare è già presente al momento della nascita. Questo ha permesso di sfatare l’ipotesi della sterilità dell’ambiente fetale.

Le vie aree vengono colonizzate appena dopo la nascita ed in circa sette settimane nei bambini si sviluppa un microbiota polmonare molto simile a quello presente negli adulti sani. Già a partire dai primi giorni di vita, sono state trovate diverse comunità microbiche sia all’interno della cavità orale e nasofaringea dei neonati a termine (Staphylococcus, Streptococcus e Moraxella), sia nel tratto respiratorio dei neonati nati prematuri (Proteobacteria).

Tuttavia, realizzare degli studi a livello del microbiota polmonare risulta non particolarmente facile. Questo è dovuto al fatto che esso è in parte connesso e contaminato dal microbiota del tratto nasale, orofaringeo e gastrointestinale. Infatti, tra il microbiota intestinale e quello polmonare, si è visto che esiste una comunicazione molto stretta a livello ematico, linfatico e venoso.

Asse intestino-polmone

Grazie a differenti studi, si è potuto confermare che la composizione del microbiota polmonare è influenzata dal microbiota intestinale. Infatti, il microbiota polmonare presenta una composizione molto simile a quello presente a livello orofaringeo.

Ad esempio, nel polmone, i phyla predominanti sono i Bacteroides ed i Firmicutes: questi microrganismi sono tra quelli principali che costituiscono anche il microbiota intestinale.

Molto probabilmente questo è dovuto al fatto che parte del materiale proveniente dalla bocca, attraverso il meccanismo della microaspirazione, è in grado colonizzare le vie respiratorie dei soggetti sani. Inoltre, parte dei germi presenti nei polmoni possono anche derivare da un processo di migrazione a partire dall’intestino.

Oltretutto, si pensa che microbiota intestinale presenti anche una attività immunomodulante diretta sul sistema polmonare, andando quindi ad influenzare il comportamento funzionale del microbiota polmonare, tramite la produzione di ligandi\metaboliti batterici e la migrazione di cellule immunitarie (in particolare le cellule T) al polmone, attraverso il sistema circolatorio.

Fattori che influenzano la composizione del microbiota e lo sviluppo di malattie

Il tratto respiratorio è colonizzato da uno svariato numero di popolazioni microbiche: tra queste, quelle principali sono Proteobacteria, Firmicutes, Proteobacteria e Bacteroidetes.

Lo composizione del microbiota polmonare può essere però influenzata da fattori differenti, come: la genetica dell’ospite, l’ambiente di vita, immigrazione microbica (es. microaspirazione), eliminazione microbica (es. tosse) condizioni di accrescimento regionale (es. temperatura e disponibilità di nutrienti), le modalità del parto (naturale o cesareo), dieta e l’utilizzo di farmaci (in particolare antibiotici ed antiinfiammatori).

Si è visto per esempio, che gli antibiotici ad ampio spettro utilizzati principalmente nelle unità di terapia intensiva alterano il microbiota polmonare dei pazienti, rendendoli più suscettibili alle infezioni polmonari causate dal batterio Pseudonomas aeruginosa.

Questi fattori, soprattutto nelle prime fasi di vita dell’individuo, posso andare ad influenzare la sua capacità difensiva nei confronti di alcune malattie polmonari e, in alcuni casi, portare allo sviluppo di patologie. Tra le principali abbiamo:

• Asma: malattia infiammatoria di natura immunologica che colpisce in particolar modo i bronchi. Causa ostruzione delle vie bronchiali con conseguenti difficoltà respiratorie. Tra i fattori che contribuiscono al suo sviluppo vi sono le condizioni ambientali, la modalità di parto e le condizioni della gravidanza.
• Fibrosi cistica: malattia genetica multiorgano di tipo ereditario che colpisce in modo particolare l’apparato respiratorio e quello digerente. Questa malattia è caratterizzata dalla formazione di elevate quantità di muco appiccicoso che può causare infiammazioni, infezioni polmonari e problemi di digestione.
• Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO): con questo termine si indica un insieme di malattie respiratorie croniche (di lunga durata) a carico dei polmoni e bronchi, che possono anche causare difficoltà respiratorie. In questo tipo di condizione, molto spesso i danni sono irreversibili e possono essere solo controllati.

Conclusioni e prospettive per terapie mirate

Possiamo quindi definire il microbiota polmonare come un ambiente dinamico, all’interno del quale i microrganismi sono in grado di proliferare in modo differente, in base alle caratteristiche anatomiche del polmone, alla sua capacità di ventilazione\eliminazione e alle condizioni ambientali e di crescita. La comunità microbica polmonare rappresenta però solo una piccola parte dell’intero microbiota umano e il suo impatto, in positivo e in negativo, sulla salute umana, è noto solo in parte.

Solo di recente si sta iniziando a capire quali possibili ruoli potrebbe svolgere nel nostro organismo. Per questo motivo è importante ampliare gli studi e le ricerche, con il fine di capire come il microbiota polmonare interagisca, collabori o antagonizzi con il noto microbiota intestinale.

Oltretutto, risulta importate approfondire anche le possibili interazioni ospite-risposta immune, affinché si possano trovare nuovi approcci terapeutici che siano in grado di regolare in modo positivo questa risposta.

Ad esempio, si è visto che la somministrazione per via orofaringea di probiotici, permette non solo di modulare l’immunità polmonare, ma anche di aumentare\mantenere le funzioni del microbiota garantendo una maggiore protezione nei confronti di agenti patogeni respiratori.

Studi clinici hanno dimostrato che grazie all’uso di probiotici a base di ceppi di Lactobacillus è possibile ridurre, nei neonati prematuri o nati a termine, la probabilità di sviluppare infezioni respiratorie causate dal virus sinciziale e dalla sepsi

L’uso di probiotici si è dimostrato utile anche per il trattamento di disturbi intestinali e sta dando risultati positivi anche per quanto riguarda il trattamento di malattie delle vie aeree. Stesso risultato positivo, si ha avuto anche nel trapianto microbico fecale nell’uomo.

Ovviamente, è necessario continuare a progredire con le ricerche e gli studi, affiche si possano migliorare gli interventi terapeutici volti a mantenere un microbiota sano nella pratica clinica.