I probiotici possono aiutare a mantenere un microbioma intestinale sano o ripristinare le popolazioni di “batteri buoni” dopo un ciclo pesante di antibiotici. Ma ora potrebbero anche essere usati come strategia terapeutica efficace per alcune malattie intestinali, come il morbo di Crohn.
I ricercatori hanno sviluppato un sistema di erogazione di microgel per i probiotici che mantiene al sicuro i batteri “buoni” eliminando attivamente quelli “cattivi”. Nei topi, il sistema ha trattato l’infiammazione intestinale senza effetti collaterali.
I risultati dello studio sono stati resi noti su ACS Central Science.
Batteri buoni vs batteri cattivi: ecco cosa dice la ricerca
Nell’apparato digerente c’è un delicato equilibrio di popolazioni batteriche. Quando questo equilibrio viene interrotto, i batteri cattivi possono impossessarsi del colon, provocandone il rigonfiamento, con conseguente colite.
Alcune malattie, tra cui la malattia infiammatoria intestinale e il morbo di Crohn, coinvolgono la colite cronica e attualmente richiedono immunosoppressori per curarle. Questi farmaci sono costosi e non specifici, a volte danno origine a batteri resistenti agli antibiotici .
Una strategia alternativa consiste nel fornire probiotici per aiutare a ripristinare l’equilibrio. Ma per raggiungere il colon, un trattamento deve prima passare attraverso l’acido dello stomaco, resistere all’eliminazione da parte dell’intestino, quindi lottare per lo spazio insieme ai numerosi b. invasori.
Associare i probiotici a un sistema di somministrazione di farmaci potrebbe rendere fattibile questa strategia, sebbene la maggior parte degli approcci attuali protegga semplicemente i probiotici dalla digestione senza intaccare i microbi responsabili della condizione.
Quindi, Zhenzhong Zhang, Junjie Liu, Jinjin Shi e colleghi volevano combinare i probiotici con sfere di microgel specializzate che non solo potevano proteggere i batteri buoni, ma anche aiutare attivamente a eliminare i cattivi.
Per creare il loro sistema, i ricercatori hanno combinato nanoparticelle di alginato di sodio, tungsteno e calcio in piccoli microgel sferici, quindi li hanno rivestiti con probiotici benefici. I gel li proteggevano mentre si facevano strada attraverso lo stomaco e aumentavano il loro tempo di ritenzione nel colon.
Una volta lì, le proteine della calprotectina, altamente espresse durante la colite, si legano al calcio e smontano i gel, permettendo al tungsteno di fuoriuscire. Sostituendo il molibdeno in un substrato enzimatico chiave del batterio cattivo Enterobacteriaceae, il tungsteno ha inibito la crescita del microbo lasciando inalterati i probiotici.
Negli esperimenti che utilizzano un modello murino di colite, il sistema ha permesso ai probiotici di proliferare nell’intestino senza alcun effetto collaterale. Inoltre, i topi con le sfere di microgel non hanno mostrato molti dei segni distintivi della colite, come il colon accorciato o le barriere intestinali danneggiate, dimostrando che il sistema di rilascio potrebbe essere una valida strategia terapeutica.
Sebbene i ricercatori vogliano anche dimostrare la sua utilità in modelli preclinici più avanzati, affermano che questo lavoro fornisce una nuova prospettiva sui trattamenti che utilizzano i probiotici colonizzanti .
L’intestino tenue è un focolaio di attività microbica e un bersaglio di trattamenti probiotici per la diarrea, la malattia infiammatoria intestinale e la sindrome dell’intestino irritabile, tra le altre condizioni.
Per arrivare all’intestino, però, i probiotici devono prima passare attraverso lo stomaco, un ambiente acido ostile che può uccidere questi batteri benefici. Ora, gli scienziati riportano in ACS Sustainable Chemistry & Engineering lo sviluppo di una sfera di gel protettivo che potrebbe offrire ai probiotici un percorso più sicuro.
I probiotici sono organismi viventi e hanno effetti benefici quando colonizzano il corpo, ammesso che possano sopravvivere abbastanza a lungo da farlo. I trattamenti probiotici sono ricchi di batteri, ma una volta ingeriti, il loro numero viene drasticamente ridotto dall’acidità dello stomaco, riducendo le possibilità di effetto terapeutico.
In lavori precedenti, gli scienziati hanno tentato di proteggere i probiotici nello stomaco incapsulandoli in alginato, un polimero gommoso prodotto dalle alghe, come la frutta intrappolata in uno stampo di gelatina.
L’alginato tuttavia non è l’ingrediente ideale per il trattamento, perché può rompersi facilmente. Per rafforzare la stabilità dell’alginato, Hu Tang, Fenghong Huang e colleghi volevano vedere se l’aggiunta di cellulosa, un polimero fibroso biocompatibile con un’eccellente stabilità, potesse aiutare.
Per creare lo scudo probiotico , i ricercatori hanno mescolato soluzioni diluite di cellulosa e alginato, quindi hanno aggiunto i batteri “amici” a quella miscela. Il passaggio finale consisteva nel gocciolare questa miscela in una soluzione di cloruro di calcio.
I ricercatori hanno fatto cadere i globuli probiotici in un ambiente acido simile allo stomaco e hanno scoperto che il gel tratteneva i batteri. Al contrario, in un intestino simulato, che ha un pH più neutro, il gel batterico si è gonfiato, rilasciando i probiotici. Dicono che il prossimo passo è testare il sistema di incapsulamento negli animali.
I probiotici sono scientificamente definiti come “microrganismi vivi che, somministrati in quantità adeguate, conferiscono un beneficio alla salute dell’ospite”. In termini semplici, sono b. “buoni” che apportano benefici al corpo.
I probiotici esistono naturalmente in alcuni alimenti (come alcuni tipi di yogurt e verdure fermentate come sottaceti e crauti), ma possono anche essere assunti sotto forma di integratori alimentari, tramite prodotti come Yakult e Inner Health Plus.
Mentre il nostro sistema digestivo contiene normalmente trilioni di microbi, inclusi batteri “buoni” e “cattivi”, a volte l’equilibrio tra questi può andare fuori controllo. Malattie, stili di vita scorretti (come non mangiare abbastanza frutta e verdura, bere pesantemente, fumare e inattività fisica) e l’invecchiamento possono alterare questo equilibrio.
Secondo molti, i probiotici possono migliorare il numero e la diversità dei b. intestinali “buoni” che aiutano a mantenere il nostro sistema digestivo sano e funzionante in modo efficiente. Pertanto, i probiotici sono stati proposti per:
ridurre i sintomi associati a disturbi gastrointestinali come costipazione, diarrea e sindrome dell’intestino irritabile
aumentare la salute immunitaria migliorare i livelli di colesterolo nel sangue
ridurre la pressione sanguigna
migliorare la tolleranza al glucosio nel sangue e il controllo del diabete .
La maggior parte delle ricerche scientifiche sui benefici per la salute dell’integrazione di probiotici tuttavia sembra essere stata condotta su persone con problemi di salute esistenti. Le prove a sostegno dei benefici per la salute dei probiotici negli adulti sani sono molto limitate. È molto probabile che gli integratori probiotici vengano consumati dalla popolazione generale (e altrimenti sana) , nonostante questo gruppo riceva benefici documentati relativamente scarsi.
Abbiamo esaminato la letteratura scientifica (45 studi originali) sull’integrazione di probiotici negli adulti sani. I nostri risultati, pubblicati sull’European Journal of Clinical Nutrition , hanno scoperto che dare ad adulti sani batteri vivi (nello yogurt, nelle capsule o nelle bevande) può avere alcuni vantaggi:
può aumentare la concentrazione di batteri “buoni”. Quindi, se si verifica uno squilibrio nell’apparato digerente negli adulti sani (a causa di uno stile di vita scorretto, dell’uso di antibiotici o dell’invecchiamento), l’integrazione di probiotici può aiutare a ripristinare l’equilibrio
può ridurre il disagio addominale causato da movimenti intestinali irregolari e costipazione
può aumentare la popolazione di batteri “buoni” dentro e intorno alla vagina. Dai quattro studi condotti in quest’area, tutti e quattro dimostrano miglioramenti nei lattobacilli vaginali dopo l’uso di capsule probiotiche o supposte. Questo può aiutare a prevenire l’infezione del tratto urinario e la vaginosi batterica
ci sono alcune prove che può rafforzare il sistema immunitario e aiutare a ridurre l’incidenza, la durata e la gravità del comune raffreddore. Sebbene il meccanismo esatto di ciò non sia chiaro, i probiotici potrebbero influenzare le risposte immunitarie stimolando la produzione e migliorando l’attività delle cellule che combattono le infezioni respiratorie. Ma solo tre studi hanno mostrato questi benefici negli adulti sani.
Anche se questa sembra un’ottima notizia per i probiotici, non lasciamoci trasportare. La nostra recensione ha anche rilevato che i cambiamenti sembrano essere di breve durata. In altre parole, è necessario continuare a prendere gli integratori probiotici affinché gli effetti durino. Se smetti di prenderli, è probabile che i tuoi batteri intestinali tornino alla loro condizione precedente all’integrazione entro una o tre settimane.
Potresti essere in grado di ottenere cambiamenti più duraturi “nutrendo i batteri sani”. Come tutti gli organismi viventi, il batterio ha bisogno di cibo per sopravvivere. Gli alimenti ad alto contenuto di fibre alimentari, come frutta e verdura, possono essere utilizzati come fonti energetiche (i cosiddetti “prebiotici”) per questo batterio.
Abbiamo anche trovato poche prove che gli integratori probiotici possano ridurre il colesterolo negli adulti sani. E ci sono poche prove che dimostrino che i probiotici possono migliorare le risposte del glucosio (zucchero nel sangue) e dell’insulina negli adulti sani. L’assunzione di probiotici non ridurrà il rischio di malattie cardiache o ti impedirà di sviluppare il diabete di tipo 2.
Quindi, se hai una dieta povera (mangi troppo cibo da asporto e non abbastanza frutta, verdura e prodotti integrali, o bevi alcolici troppo e troppo spesso) e non ti alleni regolarmente, i tuoi batteri digestivi potrebbero trarne beneficio dagli integratori probiotici, anche se dovrai continuare a prenderli per ottenere effetti duraturi.
Se invece sei altrimenti sano, è probabile che gli integratori probiotici siano uno spreco di denaro. Ecco qualche semplice consiglio: prendi quello che spendi in integratori probiotici , e usalo per comprare e mangiare più frutta e verdura.
Un team di ricercatori del Baylor College of Medicine sta guadagnando terreno nella ricerca di soluzioni al problema globale della resistenza batterica agli antibiotici, responsabile di quasi 1,3 milioni di morti nel 2019.
Il team riporta sulla rivista Science Advances un farmaco che, nelle colture di laboratorio e nei modelli animali, riduce significativamente la capacità dei batteri di sviluppare resistenza agli antibiotici , che potrebbe prolungare l’efficacia degli antibiotici. Il farmaco, chiamato dequalinio cloruro (DEQ), è una prova di concetto per i farmaci che rallentano l’evoluzione.
“La maggior parte delle persone con infezioni batteriche migliora dopo aver completato il trattamento antibiotico, ma ci sono anche molti casi in cui le persone declinano perché i batteri sviluppano resistenza all’antibiotico, che quindi non può più uccidere i batteri”, ha detto l’autore corrispondente Dr. Susan M. Rosenberg, Ben F. Love Chair in Cancer Research e professore di genetica molecolare e umana , biochimica e biologia molecolare e virologia molecolare e microbiologia presso Baylor. È anche leader del programma nel Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center (DLDCCC) di Baylor.
In questo studio, Rosenberg e i suoi colleghi hanno cercato farmaci che potessero prevenire o rallentare lo sviluppo di resistenza a due antibiotici da parte dei batteri E. coli se esposti a un terzo antibiotico, la ciprofloxacina (cipro), il secondo antibiotico più prescritto negli Stati Uniti e uno associato con alti tassi di resistenza batterica.
La resistenza è causata da nuove mutazioni genetiche che si verificano nei batteri durante l’infezione. Il farmaco DEQ riduce la velocità con cui si formano nuove mutazioni nei batteri, trova il team.
Il lavoro precedente del laboratorio Rosenberg aveva dimostrato che le colture batteriche in laboratorio esposte al cipro alzavano il tasso di mutazione . Hanno trovato un “programma” mutazionale che viene attivato dalle risposte allo stress batterico.
Le risposte allo stress sono programmi genetici che istruiscono le cellule ad aumentare la produzione di molecole protettive durante lo stress, compreso lo stress da basse concentrazioni di cipro. Basse concentrazioni si verificano all’inizio e alla fine delle terapie antibiotiche e se le dosi vengono dimenticate.
I batteri con mutazioni di resistenza agli antibiotici possono quindi sostenere un’infezione in presenza di cipro. Questo studio è il primo a dimostrare che nelle infezioni animali trattate con cipro, i batteri attivano un noto processo mutazionale genetico indotto dallo stress.
La resistenza alla cipro si verifica principalmente dai batteri che sviluppano nuove mutazioni, sia clinicamente che in laboratorio, piuttosto che acquisendo geni che conferiscono resistenza agli antibiotici da altri batteri.
Cercando di prevenire lo sviluppo della resistenza agli antibiotici, i ricercatori hanno esaminato 1.120 farmaci approvati per uso umano per la loro capacità di ridurre la principale risposta allo stress batterico, che hanno dimostrato contrastare l’emergere di mutazioni di resistenza.
Inoltre, e controintuitivamente, volevano farmaci “invisibili” che non rallentassero la proliferazione batterica, conferendo un vantaggio di crescita a qualsiasi mutante batterico che resistesse al farmaco stesso che rallenta la mutazione. Cioè, farmaci che non sono antibiotici stessi.
“Inoltre, abbiamo ottenuto questo effetto di rallentamento della mutazione a basse concentrazioni di DEQ, il che è promettente per i pazienti. Sono necessari futuri studi clinici per valutare la capacità del DEQ di rallentare la resistenza batterica agli antibiotici nei pazienti”.
Quando un batterio diventa più resistente a un antibiotico, a volte diventa più sensibile a un altro. Per comprendere meglio questa interazione, i ricercatori del Leiden Institute of Biology (IBL) e del Leiden Academic Center for Drug Research (LACDR) sotto la supervisione di Daniel Rozen e Coen van Hasselt hanno mappato gli effetti delle mutazioni nei batteri resistenti agli antibiotici. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica PNAS .
L’aumento e la diffusione di batteri resistenti agli antibiotici è un problema globale. “Non è chiamata una pandemia silenziosa per niente”, afferma il ricercatore Apostolos Liakopoulos. Ogni anno, circa 700.000 persone muoiono a causa dei suoi effetti.
La resistenza agli antibiotici può svilupparsi nei batteri in modi diversi. Liakopoulos spiega: “Spesso è dovuto a mutazioni nei geni che sono collegate alla resistenza”. Insieme al dottorato di ricerca la candidata Linda Aulin, del gruppo di farmacologia quantitativa dell’Università di Leida, ha tentato di mappare gli effetti di questi tipi di mutazioni.
“A volte un batterio sviluppa resistenza a un antibiotico ed è quindi meno in grado di tollerare un altro antibiotico”, afferma. Questa interazione è chiamata sensibilità collaterale. Un fenomeno potenzialmente utilizzabile per prevenire lo sviluppo di resistenza agli antibiotici e per combattere i batteri resistenti.
Che si tratti o meno di sensibilità collaterale dipende dalla mutazione, dalla specie batterica e dal tipo di antibiotico. Secondo Aulin, i ricercatori spesso cercano solo relazioni interessanti tra batteri e antibiotici e di solito si fermano qui.
“È un peccato, perché non è possibile tradurre tali risultati di laboratorio direttamente in un trattamento adatto a pazienti reali”, afferma. Così i ricercatori hanno unito le forze. Aulin ha utilizzato i risultati sperimentali della ricerca di Liakopoulos sugli effetti delle mutazioni sul grado di resistenza agli antibiotici per creare modelli computerizzati.
Sono necessarie tuttavia ulteriori ricerche prima che la sensibilità collaterale possa essere utilizzata come parte di un trattamento. Non è molto comune e può anche verificarsi una resistenza collaterale. La resistenza a un antibiotico può anche portare a una maggiore resistenza a un altro.
“Lo vediamo molto con il batterio E. coli, per esempio”, dice Liakopoulos. Pertanto, è necessario prima mappare gli effetti delle mutazioni in più specie batteriche . Si spera che ciò fornisca ai ricercatori le munizioni necessarie per combattere l’emergere della resistenza agli antibiotici .
