MICROBIOTA INTESTINALE: FISIOPATOLOGIA E RUOLO PATOGENETICO NELLE PRICIPALI PATOLOGIE INTESTINALI ED EXTRA-INTESTINALI

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1 MICROBIOTA INTESTINALE: FISIOPATOLOGIA E RUOLO PATOGENETICO NELLE PRICIPALI PATOLOGIE INTESTINALI ED EXTRA-INTESTINALI Gerardo Nardone, Debora Compare Università degli Studi di Napoli Federico II, Dipartimento di Medicina Clinica e Chirurgia, Unità di Epatogastroenterologia ed Endoscopia Digestiva 1

2 PREFAZIONE L intestino umano ospita più di 10 trilioni di microrganismi, che nel complesso formano un vero e proprio organo, il microbiota intestinale, cui sono attribuite specifiche funzioni trofiche, immunitarie e metaboliche, indispensabili per un corretto sviluppo e per lo stato di benessere dell individuo. Infatti, un alterazione del microbiota intestinale, disbiosi, perturba l omeostasi intestinale con notevoli ripercussioni locali e sistemiche. Appare ovvio ritrovare un alterazione del microbiota intestinale in corso di patologie infiammatorie croniche o funzionali dell intestino, ma è estremamente interessante riscontrare tali alterazioni nella patologia epatica, in particolare steatosi e steatoepatite, nell obesità, nel diabete, nella patologia cardiovascolare e renale, nei disordini immunoallergici e, non ultima, in corso di patologia neoplastica. Queste patologie, particolarmente frequenti nei paesi industrializzati, hanno un notevole impatto sociale, sia in termini di prevalenza, morbidità e mortalità, che in termini di costi diretti ed indiretti. L enorme sviluppo tecnologico nello studio del microbiota intestinale, cui abbiamo assistito nell ultima decade, ci ha consentito non solo di definire le principali alterazioni riscontrate in specifiche condizioni patologiche, ma anche di iniziare a decifrare i meccanismi patogenetici attraverso cui i batteri intestinali sono implicati nelle varie patologie intestinali ed extraintestinali. L ingente mole di dati prodotta fino a questo momento e gli sviluppi futuri della frenetica e crescente attività di ricerca produrrà su questo argomento, influenzerà necessariamente il nostro modo di diagnosticare, trattare e prevenire molte condizioni patologiche. 2

3 FISIOPATOLOGIA ECOSISTEMA INTESTINALE L ecosistema intestinale è costituito da miliardi di microrganismi vivi (batteri, miceti e virus) distribuiti lungo tutto il tratto gastrointestinale. Data la numerosità, potremmo paradossalmente asserire che l organismo umano è ospite dei batteri intestinali con un rapporto cellule procariotiche/cellule eucariotiche di 9 a 1 ed un rapporto geni batterici/geni umani di 150 a 1. La colonizzazione batterica intestinale inizia già durante la vita fetale, come dimostrato dalla presenza di batteri a livello della placenta. Tuttavia, è nelle prime ore di vita, che inizia una lenta e progressiva colonizzazione batterica di tutto il tratto gastro-intestinale. Questo processo dipende essenzialmente da quattro fattori: modalità di espletamento del parto, composizione della flora batterica vaginale della madre, igiene ambientale e tipo di alimentazione del neonato. Alla nascita, la flora batterica è costituita per l 85% da bifidobatteri e per il 15% da enterobatteri ed enterococchi, ma già dopo il primo mese, si arricchisce di germi aerobi ed anaerobi facoltativi ed a sei mesi è possibile isolare enterococchi, enterobatteri, streptococchi e clostridi. A due anni dalla nascita la flora batterica intestinale è ben definita; i bifidobatteri in questa fase rappresentano circa il 20% della popolazione batterica intestinale totale. Figura 1. Composizione del microbiota intestinale dalla nascita alla vita adulta 3

4 Complessivamente la flora batterica intestinale risulta essere costituita da più di mille specie batteriche diverse, in parte acquisite alla nascita ed in parte di provenienza ambientale, che colonizzano l intestino durante le varie fasi della vita. Da un punto di vista tassonomico distinguiamo quattro principali phyla: i Proteobatteri e gli Actinobatteri che prevalgono nei primi giorni di vita ed i Firmicutes ed i Bacteroidetes presenti nella vita adulta. Le diverse specie batteriche sono in continua competizione per occupare le nicchie presenti sulla superficie epiteliale e per utilizzare i nutrienti presenti nel lume intestinale. La composizione della flora batterica intestinale è controllata prevalentemente da quattro meccanismi: secrezione acida gastrica, peristalsi gastrointestinale, presenza di IgA secretorie mucosali e continenza della valvola ileo-cecale e, pertanto, varia nei diversi segmenti del tratto gastrointestinale. A livello gastrico la concentrazione batterica è di circa CFU/ml, ma cresce progressivamente fino al colon, dove raggiunge una concentrazione di CFU/ml, con un rapporto anaerobi/ aerobi di 1000 a 1 (Figura 2). Figura 2. Composizione del microbiota intestinale lungo il tratto gastrointestinale dell uomo CFU: unità formanti colonie La diversità batterica lungo il tratto gastrointestinale è inoltre dipendente dalle caratteristiche immunitarie dell individuo e risente delle influenze ambientali, pertanto, ogni individuo possiede una peculiare flora batterica intestinale così come avviene per le impronte digitali. L importanza della flora batterica intestinale è emersa dagli studi effettuati su modelli animali germ-free, ovvero animali cresciuti in condizioni di sterilità ambientale. Gli animali cresciuti in assenza di una flora batterica presentano alterazioni strutturali, morfologiche e funzionali 4

5 dell epitelio intestinale. Tuttavia, se l intestino dell animale germ-free viene colonizzato da un batterio, il Thetaiotaomicron, si assiste ad un ripristino delle funzioni e della morfologia intestinali Figura 3). Figura 3. Alterazioni intestinali strutturali e funzionali degli animali germ-free rispetto agli animali con microbiota convenzionale. E verosimile che tra batteri e ospite venga a determinarsi una mutua collaborazione, ovvero l organismo fornisce ai batteri i nutrienti necessari per la sopravvivenza e lo sviluppo e i batteri producono sostanze necessarie per lo sviluppo ed il benessere dell individuo. In sintesi i batteri svolgono quattro importanti funzioni: metabolica, trofico-protettiva, immunomodulatoria e motoria. Un disequilibrio della flora batterica intestinale è responsabile dell insorgenza di alterazioni locali e sistemiche che svolgono un importante ruolo patogenetico non solo in patologie infiammatorie e funzionali intestinali ma che possono potenzialmente influenzare qualunque organo ed apparato dell organismo. Non stupisce, quindi, il fatto che il microbiota intetinale acquisisca sempre più le caratteristiche di un topic di ricerca multidisciplinare, che vede coinvolti specialisti di ogni branca della medicina e che la modulazione del microbiota intestinale mediante probiotici, prebiotici ed antibiotici, faccia parte dell armamentario terapeutico di un ampio spettro di patologie. 5

6 .LETTURE CONSIGLIATE 1. Alexander KL, Targan SR, Elson CO 3rd. Microbiota activation and regulation of innate and adaptive immunity. Immunol Rev. 2014;260(1): Gibson MK, Pesesky MW, Dantas G. The yin and yang of bacterial resilience in the human gut microbiota. J Mol Biol. 2014;426(23): Grover M, Kashyap PC. Germ-free mice as a model to study effect of gut microbiota on host physiology. Neurogastroenterol Motil. 2014;26(6): Hungin AP, Mulligan C, Pot B, Whorwell P, Agréus L, Fracasso P, Lionis C, Mendive J, Philippart de Foy JM, Rubin G, Winchester C, de Wit N; European Society for Primary Care Gastroenterology. Systematic review: probiotics in the management of lower gastrointestinal symptoms in clinical practice an evidence-based international guide. Aliment Pharmacol Ther. 2013;38(8): Kostic AD, Howitt MR, Garrett WS. Exploring host-microbiota interactions in animal models and humans. Genes Dev. 2013;27(7): Lee WJ, Hase K. Gut microbiota-generated metabolites in animal health and disease. Nat Chem Biol. 2014;10(6): Mondot S, de Wouters T, Doré J, Lepage P. The human gut microbiome and its dysfunctions. Dig Dis. 2013;31(3-4): Putignani L, Del Chierico F, Petrucca A, Vernocchi P, Dallapiccola B. The human gut microbiota: a dynamic interplay with the host from birth to senescence settled during childhood. Pediatr Res. 2014;76(1): Rajilić-Stojanović M, de Vos WM. The first 1000 cultured species of the human gastrointestinal microbiota. FEMS Microbiol Rev. 2014;38(5): Reigstad CS, Kashyap PC. Beyond phylotyping: understanding the impact of gut microbiota on host biology. Neurogastroenterol Motil. 2013;25(5):

7 ASSE INTESTINO FEGATO Il fegato e l intestino lavorano in stretta connessione. A livello intestinale vengono assorbiti i nutrienti ingeriti con la dieta (proteine, lipidi, carboidrati, oligoelementi, vitamine etc ) che arrivano al fegato dove vengono metabolizzati fornendo all individuo elementi indispensabili per le principali funzioni cellulari e metaboliche. D altra parte, i nutrienti introdotti con la dieta quali grassi, vitamine liposolubili ed oligoelementi (rame, zinco, etc), per essere assorbiti necessitano dalla presenza della bile prodotta dal fegato ed immessa nell intestino tramite il coledoco. Infine, l intestino secerne una serie di ormoni, neuropeptidi e fattori di crescita che influenzano le funzioni epatiche ed il fegato, ricevendo più del 70% del suo apporto ematico dall intestino, mediante la vena porta, è l organo maggiormente esposto a fattori tossici di derivazione intestinale. Alla base di una alterata collaborazione tra fegato ed intestino vi sono due teorie: 1. Tossica ovvero sostanze tossiche arrivano al fegato per un aumentata permeabilità o per un aumentata produzione intestinale (etanolo, ammonio); 2. Carenziale ovvero sostanze benefiche non vengono prodotte dal fegato (insufficienza epatica) o non sono assorbite a livello intestinale (malassorbimento) (Figura 1) Figura 1. L equilibrio dell asse intestino-fegato può rompersi sia sul versante intestinale, per un alterazione della flora batterica intestinale, sia sul versante epatico, per la presenza di patologie che determinano un insufficienza funzionale dell organo.. 7

8 Nell interazione tra intestino e fegato un ruolo chiave è svolto dalla flora batterica intestinale. Una alterazione della flora batterica intestinale qualitativa dismicrobismo o quantitativa sovraccrescita può influenzare l assorbimento dei nutrienti ed alterare la struttura della parete intestinale, compromettendone la permeabilità, ovvero favorendo il passaggio di macromolecole, batteri e prodotti batterici nella circolazione portale e sistemica. E verosimile che l aumentata permeabilità intestinale sia il principale momento patogenetico nell alterazione dell asse intestinofegato. Questi eventi possono influenzare negativamente un fegato sano oppure favorire l insorgenza di complicanze in un fegato malato. Una delle patologie in significativo aumento negli ultimi anni è la malattia epatica da accumulo di grasso, etichettata secondo la terminologia anglosassone come NAFLD (Non Alcoholic Fatty Liver Disease). Circa il 30% della popolazione adulta europea ed americana ne è affetto e, dato ancor più preoccupante, circa il 7-10% della popolazione pediatrica presenta questa condizione. Quando parliamo di NAFLD ci riferiamo a due condizioni, la steatosi, caratterizzata da accumulo di grasso a livello epatico > 5%, e la steatoepatite non alcolica (NASH), in cui all accumulo di grasso si associa un processo flogistico necrotico-infiammatorio e, nelle fasi avanzate, la presenza di fibrosi. Attualmente si ritiene che la steatoepatite sia la principale causa di cirrosi nel mondo occidentale. In accordo alla teoria classica la NASH si sviluppa secondo un modello a due step: 1) accumulo di acidi grassi a livello epatico come conseguenza dell insulino-resistenza; 2) arrivo al fegato di batteri e prodotti di derivazione batterica con rilascio di citochine pro-infiammatorie che perpetuano il danno epatico. Una teoria più recente suggerisce che, poiché la steatosi è una condizione benigna nella gran parte degli individui affetti, la NASH possa essere un entità a sé stante, in cui, stimoli multipli, di derivazione intestinale e dal tessuto adiposo, possano agire in parallelo nell indurre il processo infiammatorio epatico. La presenza di NAFLD è generalmente associata a malattia diabetica (28-55%), dislipidemia (30-75%) ed obesità (60-95%), condizioni che riconoscono nell insulino-resistenza e nella stimolazione della lipogenesi i principali fattori patogenetici, ma la si riscontra anche in soggetti con resezione gastrointestinale, malattia diverticolare, alterata motilità gastrointestinale ed in regime di nutrizione parenterale. Il denominatore comune di tutte queste condizioni è un alterazione della flora batterica intestinale. A riprova di questa ipotesi patogenetica, la terapia con antibiotici che agiscono sulla flora batterica (polimixine, metronidazolo), determina una regressione della patologia epatica sia in modelli animali che nell uomo. La flora batterica intestinale può essere implicata nella patogenesi della NAFLD attraverso vari meccanismi: 1) produzione di sostanze tossiche (ammonio, acetaldeide, etanolo, tioli, fenoli) che 8

9 devono essere metabolizzate a livello epatico; 2) inibizione dell angiopoietina-4 che determina un incremento della attività della lipoprotein-lipasi ed un accumulo tissutale dei trigliceridi; 3) stimolazione dei Toll like receptors (TLRs) epatici da parte di prodotti di derivazione batterica con attivazione della cascata infiammatoria e del processo fibrinogenico; 4) stimolazione del tessuto adiposo con rilascio di adipochine infiammatorie che determinano insulino- resistenza, lipogenesi ed accumulo di grassi a livello epatico (Figura 2). Figura 2. Principali meccanismi patogenetici attraverso cui il microbiota intestinale esplica la sua azione offensiva nella genesi e nella progressione della steatosi epatica non alcolica (NAFLD). LPS: lipopolisaccaride; TLR: toll like receptor; SCFA: acidi grassi a catena corta I soggetti con NASH presentano un aumentata prevalenza di sovraccrescita batterica intestinale ed aumentati livelli sierici di TNFα, nonchè un aumento dei livelli tissutali epatici del TLR 4, che riconosce come ligandi i batteri Gram negativi. Studi intervenzionali effettuati prevalentemente su modelli animali, hanno valutato gli effetti della modulazione della flora batterica intestinale sul danno epatico metabolico. Nonostante la variabilità degli studi in relazione al modello animale utilizzato, all approccio metodologico applicato, alla scelta terapeutica effettuata (principio attivo e modalità di somministrazione) ed ai misuratori di risposta utilizzati, tutti hanno dimostrato una validità dei probiotici. Una condizione di sovraccrescita batterica intestinale è riportata anche nel 20-75% dei pazienti con epatopatia cronica non metabolica ed è direttamente correlata al grado di insufficienza epatica. Un alterata secrezione acida gastrica, un deficit di IgA mucosali, la malnutrizione e un alterata motilità intestinale potrebbero essere i fattori predisponenti alla sovraccrescita batterica nel paziente 9

10 epatopatico. La sovraccrescita batterica, alterando la permeabilità intestinale, determina un aumentata traslocazione batterica del cirrotico ed i livelli sierici di LPS correlano con il decorso e la prognosi della malattia epatica. Uno squilibrio della flora batterica intestinale, può contribuire allo stato infiammatorio cronico del paziente cirrotico ed essere alla base delle principali complicanze osservate nel paziente cirrotico quali encefalopatia porto.sistemica, sindrome ipercinetica, e peritonite batterica spontanea. La prevalenza di germi anaerobi Gram Negativi, favorendo i processi di fermentazione e putrefazione del contenuto proteico del lume intestinale, comporta un aumentata produzione di sostanze tossiche quali ammonio, etanolo, acetaldeide, fenoli, tioli, che non potendo essere metabolizzati dal fegato, sia per l insufficienza funzionale che per la presenza di shunt porto-cavali, vengono cortocircuitati nella circolazione sistemica contribuendo all encefalopatia. Inoltre, la flora batterica intestinale produce sostanze benzodiazepino-simili, coinvolte anch esse nella patogenesi dell encefalopatia. L utilizzo di decontaminanti intestinali selettivi e prebiotici riduce la produzione di ammonio e di sostanze benzodiazepino-simili e migliora il decorso dell encefalopatia così come una colectomia totale, riducendo la produzione di ammonio basale e proteino-indotta, risolve casi di encefalopatia portosistemica refrattaria alle terapie convenzionali. Nel soggetto cirrotico che già presenta ascite l aumentata permeabilità intestinale e la conseguente traslocazione batterica possono favorire la contaminazione del liquido ascitico, ovvero l insorgenza di peritonite spontanea batterica. Infatti, sul liquido ascitico vengano isolati prevalentemente batteri Gram negativi e l utilizzo di decontaminanti intestinali selettivi riduce l incidenza di peritonite batterica spontanea nel cirrotico. Basandosi su queste premesse è verosimile che, la manipolazione della flora batterica intestinale, possa rappresentare un utile strumento terapeutico nella gestione della malattia epatica e delle sue complicanze. LETTURE CONSIGLIATE 1. Chassaing B, Etienne-Mesmin L, Gewirtz AT. Microbiota-liver axis in hepatic disease. Hepatology. 2014;59(1): Compare D, Coccoli P, Rocco A, Nardone OM, De Maria S, Cartenì M, Nardone G. Gutliver axis: The impact of gut microbiota on non alcoholic fatty liver disease. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2012;22(6): Goel A, Gupta M, Aggarwal R. Gut microbiota and liver disease. J Gastroenterol Hepatol. 2014;29(6): Henao-Mejia J, Elinav E, Thaiss CA, Flavell RA. The intestinal microbiota in chronic liver disease. Adv Immunol. 2013;117:

11 5. Henao-Mejia J, Elinav E, Thaiss CA, Licona-Limon P, Flavell RA. Role of the intestinal microbiome in liver disease. J Autoimmun. 2013;46: Moschen AR, Kaser S, Tilg H. Non-alcoholic steatohepatitis: a microbiota-driven disease. Trends Endocrinol Metab. 2013;24(11): Nardone G, Compare D, Liguori E, Di Mauro V, Rocco A, Barone M, Napoli A, Lapi D, Iovene MR, Colantuoni A. Protective effects of Lactobacillus paracasei F19 in a rat model of oxidative and metabolic hepatic injury. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2010;299(3):G Quigley EM, Stanton C, Murphy EF. The gut microbiota and the liver. Pathophysiological and clinical implications. J Hepatol. 2013;58(5): Tilg H, Moschen AR. Evolution of inflammation in nonalcoholic fatty liver disease: the multiple parallel hits hypothesis. Hepatology. 2010;52(5): Visschers RG, Luyer MD, Schaap FG, Olde Damink SW, Soeters PB. The gut-liver axis. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2013;16(5):

12 SINDROME DELL INTESTINO IRRITABILE La sindrome dell intestino irritabile (IBS) è il disordine funzionale gastrointestinale più comune sia in Europa che negli USA, con una prevalenza del 10-20%. I sintomi dell IBS (dolore addominale associato ad alterazioni dell alvo, in assenza di anomalie strutturali e biochimiche dell intestino) risultano spesso invalidanti per il paziente e comportano costi elevati sia diretti (visite mediche, farmaci) che indiretti (assenteismo lavorativo) che, secondo stime recenti, superano i venti miliardi di dollari annui. La patogenesi dell IBS ad oggi non è definita, anche se sono stati individuati vari fattori potenzialmente coinvolti, quali disturbi della motilità gastrointestinale, ipersensibilità viscerale, ed alterazioni del comportamento psicosociale. Recentemente si è ipotizzato che fattori organici, quali il grado di infiammazione della mucosa intestinale e l attivazione del sistema immune locale, possano avere un ruolo nel determinismo dell IBS. Entrambe queste condizioni riconoscono come comune denominatore il microbiota intestinale (Figura 1). Figura 1. Fattori implicati nella patogenesi della sindrome dell intestino irritabile.adattata da Camilleri et al, Aliment Pharmacol Ther HT:Serotonina; SNE:Sistema nervoso enterico; SNC: Sistema Nervoso Centrale. Almeno quattro diverse linee di evidenza sostengono il ruolo del microbiota intestinale nella patogenesi dell IBS: 1) l IBS si sviluppa nel 30% degli individui dopo una gastroenterite acuta infettiva; 2) la sovraccrescita batterica intestinale (SIBO) è caratterizzata da sintomi simili a quelli 12

13 dell IBS; 3) in soggetti affetti da IBS sono riportate alterazioni qualitative della flora intestinale (disbiosi), 4) i sintomi dell IBS migliorano con trattamenti attivi sul microbiota. Una revisione sistematica della letteratura, coinvolgente più di 6100 pazienti, ha evidenziato che l incidenza dell IBS post-infettiva arriva fino al 36% nel corso di un periodo di follow-up che va da 3 a 24 mesi successivi all episodio di gastroenterite acuta (Figura 2). Figura 1. Modello patogenetico proposto per la sindrome dell intestino irritabile (IBS) postinfettiva. Da Collins SM et al, Am J Gastroenterol La prevalenza della SIBO nei soggetti che soddisfano i criteri diagnostici per IBS varia dal 4% al 64%, a seconda del tipo di test e dei criteri utilizzati per la diagnosi (Figura 3). 13

14 Figura 3. Prevalenza della SIBO (sovraccrescita batterica del piccolo intestino) diagnosticata mediante breath test nei pazienti con sindrome dell intestino irritabile (IBS) rispetto ai controlli. Da Pimentel M, Am J Gastroenterol I recenti progressi nello studio del microbiota intestinale hanno notevolmente implementato le conoscenze sul microbiota intestinale nell ambito dell IBS. Uno studio effettuato su 26 pazienti con IBS e in 26 controlli ha mostrato un numero significativamente più elevato di Veillonella e Lactobacillus nei pazienti con IBS rispetto ai controlli. È noto che Veillonella e Lactobacillus in combinazione producono acido acetico e propionico che possono essere responsabili dei sintomi addominali. Una revisione sistematica della letteratura ha evidenziato una grande variabilità nella composizione della flora batterica intestinale, dipendente probabilmente dai metodi utilizzati, dall esiguo numero di pazienti analizzato e dalle differenti forme di IBS (diarroica, stiptica e mista) incluse negli studi. Infatti, in uno studio effettuato su 27 pazienti con IBS e 22 soggetti controllo, è stato osservato un minor numero di lattobacilli nelle feci dei soggetti con IBS variante diarroica e una quantità maggiore di Veillonella nei soggetti con IBS variante stiptica. Infine, l analisi di campioni mucosali e fecali ha mostrato differenze significative nella composizione della flora. In particolare, sono stati riportati livelli significativamente inferiori di batteri anaerobi e aerobi coltivabili, Bacteroides spp, Clostridium spp, Bifidobacterium spp e Escherichia coli nei campioni fecali rispetto a quelli mucosali in pazienti con differenti varianti di IBS. Le conoscenze sul ruolo del microbiota intestinale nella patogenesi dell IBS ha aperto la strada a nuove strategie di trattamento. Una revisione sistematica di studi randomizzati controllati ha riportato una correlazione positiva tra uso di antibiotici e normalizzazione dei breath test all idrogeno e/o risoluzione dei sintomi intestinali. Due meta-analisi riguardanti l'efficacia dei 14

15 probiotici hanno mostrato che l'uso di probiotici rispetto al placebo, comporta un miglioramento globale dei sintomi. Tuttavia, rimangono diverse zone d'ombra relative alla scelta del probiotico, al dosaggio ed alla sicurezza e tollerabilità nel lungo termine. Riguardo ai prebiotici, un unico studio randomizzato controllato ha valutato l'effetto del trans-galactooligosaccaride in 44 pazienti con IBS dimostrando che la supplementazione prebiotica stimola la crescita di bifidobatteri ed è efficace nell'alleviare i sintomi. Tuttavia, lo studio è stato condotto un numero limitato di pazienti, con un breve follow-up e in mancanza di un gruppo di controllo. LETTURE CONSIGLIATE 1. Bonfrate L, Tack J, Grattagliano I, Cuomo R, Portincasa P. Microbiota in health and irritable bowel syndrome: current knowledge, perspectives and therapeutic options. Scand J Gastroenterol. 2013;48(9): Collins SM. A role for the gut microbiota in IBS. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014;11(8): Dupont HL. Review article: evidence for the role of gut microbiota in irritable bowel syndrome and its potential influence on therapeutic targets. Aliment Pharmacol Ther. 2014;39(10): Ghoshal UC, Ranjan P. Post-infectious irritable bowel syndrome: the past, the present and the future. J Gastroenterol Hepatol. 2011;26 Suppl 3: Hong SN, Rhee PL. Unraveling the ties between irritable bowel syndrome and intestinal microbiota. World J Gastroenterol. 2014;20(10): Ringel Y, Maharshak N. Intestinal microbiota and immune function in the pathogenesis of irritable bowel syndrome. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2013;305(8):G Simrén M, Barbara G, Flint HJ, Spiegel BM, Spiller RC, Vanner S, Verdu EF, Whorwell PJ, Zoetendal EG; Rome Foundation Committee. Intestinal microbiota in functional bowel disorders: a Rome foundation report. Gut. 2013;62(1): Spiegel BM. Questioning the bacterial overgrowth hypothesis of irritable bowel syndrome: an epidemiologic and evolutionary perspective. Clin Gastroenterol Hepatol. 2011;9(6): Bolino CM, Bercik P. Pathogenic factors involved in the development of irritable bowel syndrome: focus on a microbial role. Infect Dis Clin North Am. 2010;24: Salonen A, de Vos WM, Palva A. Gastrointestinal microbiota in irritable bowel syndrome: present state and perspectives. Microbiol. 2010;156:

16 MALATTIE INFIAMMATORIE CRONICHE INTESTINALI Le malattie infiammatorie croniche intestinali (MICI), cui appartengono la colite ulcerosa (CU) e la malattia di Crohn (MC), sono disordini cronici intestinali gravati da un elevata morbidità, un negativo impatto sulla qualità di vita ed ingenti costi per il sistema sanitario. Negli Stati Uniti la prevalenza della MC e della CU è di circa 200 e 230 per abitanti, rispettivamente, mentre il numero totale di casi di MICI stimato è di circa 1,5 milioni. Inoltre, dati recenti riportano un aumento di diagnosi in età pediatrica. Lo stimolo iniziale, responsabile dell insorgenza delle MICI, a tutt oggi non è noto, sebbene una complessa interazione tra fattori ambientali, genetica dell ospite, risposta immunitaria e flora batterica intestinale, sembra esserne alla base (Figura1). Figura 1. Fattori patogenetici implicati nello sviluppo delle malattie infiammatorie croniche intestinali. Diverse linee di evidenza supportano il ruolo patogenetico della flora batterica intestinale nelle MICI: 1. l ileo distale ed il colon, le aree intestinali con la più elevata concentrazione batterica, sono quelle più frequentemente sede di infiammazione nelle MICI; 16

17 2. nei pazienti con MC post-resezione chirurgica, la diversione del contenuto fecale previene la ripresa del processo infiammatorio, mentre la re-immissione di feci nei segmenti esclusi favorisce la recidiva post-operatoria; 3. diversi modelli animali di colite sperimentale hanno dimostrato che la presenza della flora batterica ha un ruolo critico nello sviluppo dell infiammazione intestinale; 4. alterazioni qualitative e quantitative della flora batterica intestinale sono state descritte nei pazienti con MICI rispetto ai controlli; 5. nei pazienti con MICI è stata dimostrata la presenza in circolo di anticorpi diretti contro antigeni microbici; 6. la manipolazione della flora batterica ha mostrato un effetto positivo nella gestione delle MICI; Storicamente un ampio spettro di microrganismi sono stati patogeneticamente associati alle MICI, ma ad oggi, nessuno di essi è stato identificato come possibile agente eziologico. Numerosi studi condotti su modelli animali hanno provato che la flora batterica gioca un ruolo fondamentale nella genesi della colite, in quanto quest ultima si sviluppa in presenza di un microbiota convenzionale ma non se l animale viene mantenuto in condizioni di germ-free (Figura 2). Inoltre, il tipo di microrganismo con cui si colonizza l animale condiziona la severità, l estensione, la localizzazione ed i tempi di sviluppo della colite. Figura 2. Gli animali cresciuti in condizioni di sterilità (germ-free), al contrario di quelli con microbiota convenzionale, non sviluppano la colite. 17

18 Lo sviluppo di nuove metodologie di biologia molecolare per lo studio della flora batterica intestinale ha consentito di acquisire importanti informazioni sulla composizione del microbiota nelle MICI rispetto ai controlli, nonché sul ruolo patogenetico da esso svolto in questo contesto patologico. Complessivamente gli studi effettuati sull argomento hanno dimostrato che i pazienti con MICI rispetto ai controlli presentano una minore variabilità di specie batteriche nel microbiota fecale ed un incrementato numero di batteri e geni batterici mucosali (Figura 3). Figura 3. L analisi meta genomica del microbiota di individui sani e pazienti con malattie Infiammatorie croniche intestinali (IBD) ha documentato un aumentato numero di geni batterici nei pazienti rispetto ai controlli (A) ed una differente composizione microbica (B). Modificata da Qin J. et al, Nature

19 L analisi qualitativa del microbiota ha invece documentato una riduzione di Firmicutes e Clostridia con relativo aumento di Proteobacteria (Figura 4). Figura 4. Profiling del microbiota intestinale in soggetti sani e pazienti con malattia di Crohn. OTU: Unità operazionali tassonomiche batteriche. Da Rousch P et al., PNAS Nell ambito dei Firmicutes il Faecalibacterium prausnitzii, che possiede proprietà antinfiammatorie, è significativamente ridotto nei pazienti con MICI, mentre tra i Proteobacteria, risulta aumentato E. coli entero-invasivo. E stato ipotizzato che il rapporto Faecalibacterium prausnitzii/e. coli potrebbe essere utilizzato per predire la suscettibilità allo sviluppo di MICI e la ricorrenza di malattia. Infine, gli studi di metagenomica hanno mostrato che nei campioni di mucosa macroscopicamente ed istologicamente sana dei pazienti con MICI è presente un aumentato livello di batteri mucolitici, quali Ruminococcus gnavus e Ruminococcus torques, che facilitano la traslocazione di batteri patogeni. E ormai noto che la patogenesi delle MICI prevede una risposta immune aberrante, dovuta ad una iper-responsività dei linfociti T helper, verso microrganismi commensali. Studi recenti ipotizzano che la flora batterica intestinale possa essere sia causa che conseguenza dello stesso processo infiammatorio intestinale, in quanto un dismicrobismo può essere responsabile del danno, ma l infiammazione mucosale può comportare di per sè una alterazione del microbiota, che perpetua il processo infiammatorio. Indipendentemente dall insulto iniziale, la perdita dell integrità epiteliale 19

20 comporta una traslocazione batterica attraverso la lamina propria, dove la stimolazione dei Toll Like Receptors (TLR) innesca una reazione infiammatoria NF-kB mediata, con conseguente rilascio di chemochine e citochine, responsabili del danno mucosale. I progressi fatti in campo scientifico sulla comprensione del contributo della flora batterica intestinale alla patogenesi delle MICI hanno fatto ritenere che la modulazione del microbiota potesse rappresentare una strategia terapeutica nella gestione delle MICI. Una metanalisi, comprendente 10 trial randomizzati controllati con un totale di 1160 pazienti con MC in fase attiva e 3 trial randomizzati controllati con un totale di 186 pazienti con CU in fase attiva, ha dimostrato che la terapia antibiotica può essere utile nell induzione della remissione in entrambe le condizioni. Gli autori, però, sottolineano che i diversi tipi di antibiotici utilizzati ed i differenti protocolli terapeutici (dosaggio, durata, etc) rendono i risultati difficili da generalizzare. Risultati promettenti sono stati ottenuti con l utilizzo di probiotici, prebiotici e sinbiotici. Due revisioni sistematiche della letteratura hanno dimostrato che i probiotici erano efficaci quanto la mesalazina nel mantenimento della remissione nella CU ma non nella MC. La mancanza di trial clinici randomizzati controllati non consente per il momento di trarre conclusioni definitive riguardo a prebiotici e sinbiotici. Dati incoraggianti sono emersi con l utilizzo del trapianto di feci in pazienti non responsivi alle terapie convenzionali, ma l esiguità dei dati disponibili non consente al momento di raccomandare tale trattamento nei pazienti con MICI. Diversi studi epidemiologici hanno valutato l associazione tra differenti regimi dietetici e sviluppo di MICI. L ipotesi più accreditata è che la dieta possa indurre alterazioni del microbiota intestinale, responsabili di un aumentata suscettibilità alle MICI. Sebbene diversi schemi dietetici siano stati proposti, il numero limitato di pazienti e le limitazioni metodologiche degli studi disponibili non consentono di definire specifici interventi dietoterapici da raccomandare nei pazienti con MICI. LETTURE CONSIGLIATE 1. West CE, Renz H, Jenmalm MC, Kozyrskyj AL, Allen KJ, Vuillermin P, Prescott SL; in- FLAME Microbiome Interest Group. The gut microbiota and inflammatory noncommunicable diseases: associations and potentials for gut microbiota therapies. J Allergy Clin Immunol. 2015;135(1): Dalal SR, Chang EB. The microbial basis of inflammatory bowel diseases. J Clin Invest. 2014;124(10): Huttenhower C, Kostic AD, Xavier RJ. Inflammatory bowel disease as a model for translating the microbiome. Immunity. 2014;40(6): Kostic AD, Xavier RJ, Gevers D. The microbiome in inflammatory bowel disease: current status and the future ahead. Gastroenterology ;146(6):

21 5. Dasgupta S, Kasper DL. Relevance of commensal microbiota in the treatment and prevention of inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 2013;19(11): Dupaul-Chicoine J, Dagenais M, Saleh M. Crosstalk between the intestinal microbiota and the innate immune system in intestinal homeostasis and inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 2013;19(10): Ballal SA, Gallini CA, Segata N, Huttenhower C, Garrett WS. Host and gut microbiota symbiotic factors: lessons from inflammatory bowel disease and successful symbionts. Cell Microbiol. 2011;13(4): Chassaing B, Darfeuille-Michaud A. The commensal microbiota and enteropathogens in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases. Gastroenterology. 2011;140(6): Hörmannsperger G, Haller D. Molecular crosstalk of probiotic bacteria with the intestinal immune system: clinical relevance in the context of inflammatory bowel disease. Int J Med Microbiol. 2010;300: Nell S, Suerbaum S, Josenhans C. The impact of the microbiota on the pathogenesis of IBD: lessons from mouse infection models. Nat Rev Microbiol. 2010:

22 OBESITA L obesità rappresenta ai giorni nostri una vera e propria emergenza epidemiologica globale, iniziando a diffondersi persino nei paesi in via di sviluppo, dove, storicamente, erano prioritari i problemi di malnutrizione. Negli ultimi 30 anni, la prevalenza di obesità negli adulti è aumentata di circa il 75% e il problema sta iniziando a coinvolgere anche le fasce pediatriche della popolazione, guadagnando un ruolo prioritario per la salute pubblica. L obesità, infatti, è uno dei più importanti fattori di rischio per le patologie metaboliche (diabete mellito ed iperlipemie) e cardiovascolari, l ipertensione polmonare, l apnea ostruttiva notturna, la malattia da reflusso gastroesofageo, le patologie muscolo-scheletriche ed il cancro ed è associata ad un più elevato rischio di mortalità. Da un punto di vista patogenetico, l obesità è stata a lungo semplicisticamente inquadrata come la risultante di uno sbilanciamento tra introito calorico e dispendio energetico. Il progressivo aumento nei consumi di alimenti ad elevato contenuto calorico e la parallela riduzione dell attività fisica registrati negli ultimi decenni, hanno sicuramente contribuito all aumento della prevalenza del obesità, tuttavia, l esistenza di complessi sistemi di regolazione dell omeostasi energetica implica che il paradigma sia in realtà molto più complesso di quanto finora ritenuto. La possibile relazione tra microbiota intestinale e obesità è stata inizialmente ipotizzata sulla base di studi che hanno dimostrato come la composizione del microbiota intestinale differisca profondamente in relazione al peso corporeo. 22

23 Figura 1. Differenze nella composizione del microbiota intestinale tra soggetti obesi e normopeso emerse dai lavori presenti in letteratura. La prima dimostrazione di una specifica alterazione nella flora batterica intestinale tra fenotipo obeso e normopeso è stata ottenuta in topi geneticamente obesi (ob/ob) nei quali, infatti, si osservava una prevalenza dei Firmicutes con una parallela riduzione dei Bacteroidetes. Inoltre, il fenotipo obeso era trasmissibile con la flora intestinale; topi germ-free colonizzati con la flora batterica di un animale obeso presentavano un aumento del grasso corporeo del 60% rispetto a quelli colonizzati con la flora batterica di un animale normopeso. Analoghi risultati sono stati ottenuti nell essere umano. Esaminando la flora batterica intestinale di volontari obesi sottoposti ad un programma di riduzione del peso corporeo è stato dimostrato che prima dell inizio della dieta ipocalorica, i pazienti mostravano una prevalenza di Firmicutes mentre al termine dello studio aumentavano i Bacteroidetes dal 3% iniziale al 15% finale. In accordo con queste osservazioni, in pazienti sovrappeso gravide alla 24ª settimana di gestazione, si è osservata una riduzione del numero dei Bifidobacteri e Bacteroidetes e un parallelo aumento del numero di Firmicutes (es. Staphylococcus) e Proteobacteria (es. Enterobacteriaceae quali Escherichia coli). Inoltre, è stato dimostrato che il cambiamento della flora batterica precede lo stabilirsi del fenotipo obeso e contribuisce al suo sviluppo. La disbiosi intestinale comporta un alterata funzionalità metabolica dell intestino con differenze individuali significative nel recupero energetico (estrazione calorica dagli alimenti). Infatti la flora batterica intestinale, dotata di enzimi non codificati dal genoma umano, contribuisce al recupero di energia da polisaccardidi introdotti nella dieta altrimenti non digeribili. Gli animali germ-free, 23

24 rispetto a quelli con flora batterica convenzionale, richiedono un apporto calorico maggiore per mantenere il proprio peso corporeo (Figura 2). Figura 1. Differenze nell apporto calorico richiesto dagli animali germ-free e da quelli con flora batterica convenzionale per il mantenimento del peso corporeo Diverse linee di evidenza suggeriscono che la dieta influenzi profondamente la composizione della flora batterica intestinale. Uno studio epidemiologico che ha posto a confronto la flora batterica intestinale di bambini europei, a dieta occidentale, con quella di bambini di un area rurale africana, ha dimostrato che questi ultimi presentavano un arricchimento in Bacteroidetes ed una deplezione dei Firmicutes, con una significativa rappresentanza di batteri in grado di idrolizzare cellulosa e xilano. I bambini africani, inoltre, avevano anche un più elevato contenuto fecale di acidi grassi a corta catena. Il tipo di flora batterica prevalente nell area rurale africana, in pratica, consente di massimizzare l estrazione di energia dalle fibre introdotte con la dieta (Figura 3). 24

25 Figura 1. Analisi della composizione batterica in campioni fecali di bambini del Burkina Fasu (in alto) e Europei (in basso). I diagrammi a torta chiaramente rivelano la differente prevalenza dei phyla nei due gruppi analizzati. Da De Filippo C. et al, Proc Natl Acad Sci U S A La colonizzazione dei topi germ-free con feci provenienti da soggetti obesi sopprime l espressione di un inibitore della Lipoproteina Lipasi Circolante (LPL), il Fasting Induced Adipose Factor (FIAF). L aumento dei livelli di LPL determina un accumulo di trigliceridi negli adipociti. L Adenosine Monophoshate activated Protein Kinase è un enzima in grado di proteggere il topo dall obesità indotta da una dieta iperglicidica ed iperlipidica. I topi germ-free rimangono magri nonostante l elevato introito calorico perché gli alti livelli di AMP-K determinano un aumento dell ossidazione degli acidi grassi nei tessuti periferici, una diminuzione dei livelli di glicogeno ed un aumentata sensibilità all insulina. Sulla base di questi dati la modulazione della composizione della microflora sarà, in un futuro non molto lontano, uno dei cardini per sviluppare strategie di prevenzione e di terapia per le patologie metaboliche correlate all alimentazione. 25

26 LETTURE CONSIGLIATE 1. Cox LM, Blaser MJ. Antibiotics in early life and obesity. Nat Rev Endocrinol. 2015;11(3): Genton L, Cani PD, Schrenzel J. Alterations of gut barrier and gut microbiota in food restriction, food deprivation and protein-energy wasting. Clin Nutr Oct 12. [Epub ahead of print]. 3. Moran CP, Shanahan F. Gut microbiota and obesity: role in aetiology and potential therapeutic target. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2014;28(4): Cox AJ, West NP, Cripps AW. Obesity, inflammation, and the gut microbiota. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015;3(3): Ramakrishna BS. Role of the gut microbiota in human nutrition and metabolism. J Gastroenterol Hepatol. 2013;28 Suppl 4: Luoto R, Collado MC, Salminen S, Isolauri E. Reshaping the gut microbiota at an early age: functional impact on obesity risk? Ann Nutr Metab. 2013;63 Suppl2: Fukuda S, Ohno H. Gut microbiome and metabolic diseases. Semin Immunopathol. 2014;36(1): Bäckhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, Semenkovich CF, Gordon JI. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA 2004;101(44): Cani PD, Delzenne NM. Interplay between obesity and associated metabolic disorders: new insights into the gut microbiota. Curr Opin Pharmacol. 2009;9(6): De Filippo C, Cavalieri D, Di Paola M, Ramazzotti M, Poullet JB, Massart S, Collini S, Pieraccini G, Lionetti P. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(33):

27 PATOLOGIA CARDIOVASCOLARE Le malattie cardiovascolari sono la prima causa di mortalità e morbilità nel mondo, rappresentando pertanto una priorità della politica sanitaria ed economica dei paesi industrializzati. Il rischio di sviluppare una patologia cardiovascolare dipende dall interazione tra predisposizione genetica e fattori ambientali (fumo, dieta ricca di grassi, scarsa attività fisica e consumo di alcolici). Negli ultimi 10 anni, tuttavia, si stanno moltiplicando le evidenze scientifiche a supporto di un ruolo critico della flora batterica intestinale nella patogenesi delle malattie cardiovascolari. I meccanismi attraverso i quali i batteri intestinali possono condizionare la predisposizione a sviluppare una patologia cardiovascolare sono complessi e non ancora totalmente chiariti. Una delle ipotesi più accreditate è quella della cosiddetta endotossinemia metabolica, in base alla quale un esposizione cronica dell ospite al lipopolissaccaride dei batteri Gram negativi intestinali, contribuirebbe ad innescare e mantenere uno stato infiammatorio sistemico cronico di lieve entità, responsabile dell aumentato rischio cardiovascolare (Figura 1). Figura 1. Meccanismi fisiopatologici di modulazione del rischio cardiovascolare da parte della flora batterica. TLR: Toll-Like Receptors; NOD: Dominio di oligomerizzazione legante il nucleotide; TMAO: Ossido di trimetilamina; CD: Cluster di differenziazione. 27

28 La prima evidenza a supporto di un associazione tra livelli di lipopolisaccaride circolante e rischio cardiovascolare risale ad uno studio del 1999 in cui, in una coorte di 516 individui italiani, livelli di lipopolisaccaride sierico superiori a 50 pg/ml misurati all arruolamento correlavano con un rischio 3 volte più elevato di sviluppare aterosclerosi carotidea ed eventi cardiovascolari. Più recentemente, uno studio multietnico ha riportato un incremento progressivo dei livelli di lipopolisaccaride dai soggetti di etnia africana a quelli di razza caucasica e asiatica consistentemente con le differenze nel rischio cardiovascolare. Il meccanismo attraverso il quale il lipopolisaccaride indurrebbe uno stato infiammatorio sistemico è che il suo legame al Toll-like receptor 4 di cellule endoteliali, monociti e macrofagi, eliciti una risposta infiammatoria che culmina nel danno d organo specifico. Il passaggio del lipopolisaccaride attraverso la barriera intestinale è favorito da una dieta ricca di grassi. In soggetti sani, infatti, i livelli di lipopolissaccaride circolante aumentano di circa il 50% dopo un pasto ad elevato contenuto di grassi. Il meccanismo attraverso il quale i grassi nella dieta favoriscono l endotossinemia sarebbe mediato, da un lato, l aumentata formazione di chilomicroni e dall altro l aumento della permeabilità intestinale. In un modello in vitro di cellule epiteliali di adenocarcinoma colo-rettale, l incubazione con acido oleico, un acido grasso a lunga catena che induce la formazione di chilomicroni, determinava un rilascio di lipopolisaccaride significativamente maggiore di quando le cellule venivano incubate con acido butirrico, un acido a corta catena che non induce la formazione di chilomicroni. Il risultato è stato successivamente confermato in vivo su topi knockout per LDL (Low-Density Lipoprotein) nei quali veniva somministrato lipopolisaccaride radiomarcato e successivamente un pasto ricco di trioleina con o senza lo specifico inibitore (Pluronico L-81). La radioattività dei linfonodi mesenterici, espressione di traslocazione batterica, era maggiore dopo il pasto ricco di trioleina e ridotta dal Pluronico L-81, confermando ancora una volta che il lipopolisaccaride viene trasportato attraverso chilomicroni formatisi in conseguenza del pasto. Una dieta ad elevato contenuto di acidi grassi può essere associata ad una ridotta espressione di geni che codificano per la zonulina e l occludina, aumentando quindi direttamente la permeabilità intestinale. I chilomicromi assorbiti dall intestino vengono idrolizzati a livello dei vasi ematici con conseguente rilascio del lipopolissacaride. Il legame del lipopolissaride con il TLR4 causa il rilascio di citochine pro-infiammatorie che mediano l alterazione delle cellule endoteliali, la formazione della placca ateromasica, l ossidazione delle LDL e la trombogenesi (Figura 2). 28

29 Figura 2. Meccanismi fisiopatologici di formazione della placca ateromasica innescati direttamente dal lipopolisaccaride batterico (LPS).. Accanto ad un meccanismo diretto di danno vascolare, la flora batterica intestinale può influenzare il rischio cardiovascolare indirettamente attraverso i prodotti del proprio metabolismo. Recentemente è stato dimostrato in un modello murino che la supplementazione dietetica con colina, ossido di trimetilamina (TMAO) e betaina era in grado di favorire l accumulo di colesterolo nei macrofagi con formazione di cellule schiumose che sono direttamente implicate nella genesi dell aterosclerosi. Inoltre, in topi geneticamente predisposti all aterosclerosi, la soppressione della microflora intestinale inibiva l aterosclerosi indotta da una dieta ricca in colina. Nell uomo uno studio condotto su circa 70 pazienti con cardiopatia ischemica ha dimostrato che sostanze prodotte dalla flora batterica intestinale a partire dalla fosfatidilcolina (colina, TMAO e betaina) possono essere implicate nella genesi della placca aterosclerotica e predire il rischio cardiovascolare. Figura 3. I cibi ad elevato contenuto di grassi sono ricchi di fosfatidilcolina e del suo metabolita colina. I batteri intestinali convertono la colina a trimetilamina (TMA). Nel fegato, l enzima FMO3 29 (monossigenasi contenente flovina-3) processa la TMA a TMAO (ossido di trimetilamina), un metabolita che viene poi riversato nel sangue e può favorire la formazione delle placche ateroma siche e quindi le patologie cardiovascolari.

30 Infine, la flora batterica potrebbe contribuire ad aumentare il rischio cardiovascolare attraverso la promozione di condizioni metaboliche quali obesità, insulino-resistenza, diabete mellito e steatosi epatica, ognuna delle quali singolarmente associata ad un aumentato rischio cardiovascolare. La scoperta dell esistenza di una relazione tra flora batterica intestinale e patologie cardiovascolari potrebbe fornire l opportunità di sviluppare approcci innovativi sia in termini diagnostici che terapeutico-preventivi. LETTURE CONSIGLIATE 1. Caesar R, Fåk F, Bäckhed F. Effects of gut microbiota on obesity and atherosclerosis via modulation of inflammation and lipid metabolism. J Intern Med. 2010;268(4): Ghoshal S, Witta J, Zhong J, de Villiers W, Eckhardt E. Chylomicrons promote intestinal absorption of lipopolysaccharides. J Lipid Res. 2009;(1): Lam V, Su J, Koprowski S et al. Intestinal microbiota determine severity of myocardial infarction in rats. FASEB J 2012;26(4): Manco M, Putignani L, Bottazzo GF. Gut microbiota, lipopolysaccharides, and innate immunity in the pathogenesis of obesity and cardiovascular risk. Endocr Rev. 2010;31(6): Stoll LL, Denning GM, Li WG, Rice JB, Harrelson AL, Romig SA, Gunnlaugsson ST, Miller Jr FJ, Weintraub NL. Regulation of endotoxin-induced proinflammatory activation in human coronary artery cells: expression of functional membrane-bound CD14 by human coronary artery smooth muscle cells. J Immunol 2004;173: Tang WH, Hazen SL. The contributory role of gut microbiota in cardiovascular disease. J Clin Invest. 2014;124(10): Tuohy KM, Fava F, Viola R. 'The way to a man's heart is through his gut microbiota'-- dietary pro- and prebiotics for the management of cardiovascular risk. Proc Nutr Soc. 2014;73(2): Ussher JR, Lopaschuk GD, Arduini A. Gut microbiota metabolism of L-carnitine and cardiovascular risk. Atherosclerosis. 2013;231(2): Wang Z, Klipfell E, Bennett BJ, Koeth R, Levison BS, Dugar B, Feldstein AE, Britt EB, Fu X, Chung YM, Wu Y, Schauer P, Smith JD, Allayee H, Tang WH, Di Donato JA, Lusis AJ, Hazen SL. Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease. Nature 2011;472(7341): Wong JM, Esfahani A, Singh N, Villa CR, Mirrahimi A, Jenkins DJ, Kendall CW. Gut microbiota, diet, and heart disease. J AOAC Int. 2012;95(1):