Proceedings. Congresso Nazionale per Medico Chirurgo ANEMGI ONLUS. Disturbi Cronici Gastrointestinali

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1 Proceedings Congresso Nazionale per Medico Chirurgo ANEMGI ONLUS Approccio al paziente con Disturbi Cronici Gastrointestinali ROMA, Settembre 2011 Atahotel VILLA PAMPHILI Via della Nocetta 105, Roma MESSAGGI Volume 17 N. 3/4 Settembre/Dicembre 2011 Trimestrale ISSN Poste Italiane Spa - Spedizione in Abbonamento Postale - 70% - DCB Milano

2 Sommario 19 Associazione per la NeUroGastroenterologia e la Motilità Gastrointestinale (Anemgi Onlus) L Anemgi è un associazione senza scopi di lucro, che ha la finalità di Promuovere la ricerca, l educazione e l assistenza delle disfunzioni viscerali determinate da alterazioni del sistema nervoso, dallo stato psicologico e dalle condizioni ambientali. Anemgi - V.le M. Pilsudski, Roma Tel. - Fax Anemgi Relazioni esterne Emanuela Crescini NeUroGastroenterologia Notiziario dell Associazione per la NeUroGastroenterologia e la Motilità Gastrointestinale onlus (Anemgi onlus) Comitato Scientifico Salvatore Auricchio (Napoli) Luigi Bozzao (Roma) Nicola Cerulli (Roma) Domenico De Grandis (Ferrara) Giovanni Fava (Bologna) Mario Manfredi (Roma) Direttore Scientifico Enrico S. Corazziari Comitato Editoriale Danilo Badiali, Massimo Biondi, Antonio Carbone, Maurizio Inghilleri, Annamaria Staiano Coordinamento Editoriale Giancarlo Bausano Redazione Scientifica Anemgi onlus V.le M. Pilsudski, Roma Direttore Responsabile Enrico S. Corazziari MESSAGGI Editore Edizioni Messaggi s.r.l. Via Sismondi, Milano Tel Fax Redazione operativa, Abbonamenti Messaggi s.r.l. Reg. Trib. Roma n. 15 dell 11/1/1995 Periodico trimestrale - ISSN Poste Italiane Spa - Spedizione in Abbonamento Postale - 70% - DCB Milano Stampa: EverPrint - Via G. Rossa, 3 - Carugate (MI) 2011 Messaggi s.r.l. - Tutti i diritti riservati n. 3 settembre 2011 / n. 4 dicembre 2011 Finito di stampare dicembre 2011 Abbonamento anno 2011 e 32,00 - Costo di ogni numero e 8,00 Per i numeri arretrati è necessario chiedere disponibilità e prezzo. Andrà inviata copia della ricevuta di versamento o in alternativa assegno bancario a Messaggi s.r.l. L invio della rivista è gratuito per gli iscritti Anemgi onlus Per inserzioni pubblicitarie MESSAGGI International s.r.l. Per edizioni speciali, estratti riadattati, estratti proceedings congresso copyright 2011 MESSAGGI International s.r.l. Viale Piave 40/b Milano Tel su concessione MESSAGGI s.r.l. Milano Proceedings Congresso Nazionale per Medico Chirurgo ANEMGI ONLUS Approccio al paziente con Disturbi Cronici Gastrointestinali ROMA, Settembre 2011 Atahotel VILLA PAMPHILI Via della Nocetta 105, Roma Indice dei contenuti Programma 21 Indice Autori 25 Proceedings I testi e le figure delle letture sono riprodotti così come pervenuti dai singoli Autori Il fascicolo è disponibile anche on-line su Presentazione e Attività dell Anemgi onlus

3 ANEMGI ONLUS Associazione per la NeUroGastroenterologia e la Motilità Gastrointestinale Congresso Nazionale per Medico Chirurgo Approccio al paziente con Disturbi Cronici Gastrointestinali Roma, Settembre 2011 Atahotel VILLA PAMPHILI Via della Nocetta 105, Roma Presidente Professor Enrico S. Corazziari Coordinatore Emanuela Crescini Numerose malattie e disturbi gastrointestinali (GI) hanno andamento cronico o ricorrente, nel corso del quale si possono manifestare periodi di remissione ovvero ricadute sintomatologiche e/o complicanze. Nella gestione di pazienti adulti ed in età pediatrica affetti da malattie e disturbi cronici GI, è importante programmare un follow-up diagnostico-terapeutico che valuti i rischi e gli episodi di ricadute e attui misure di prevenzione delle complicanze. La conoscenza e la condivisione di algoritmi diagnostici-terapeutici è utile come guida di quando eseguire, o al contrario, astenersi da esami e di come indirizzare le scelte terapeutiche. È anche rilevante sapere scegliere gli esami meno invasivi e le terapie con il miglior rapporto costo beneficio. In questo congresso verranno presentati e discussi i più salienti aspetti fisiopatologici, diagnostici e terapeutici delle malattie croniche gastrointestinali. Faculty Alvaro D, Annibale B, Armuzzi A, Attili AF, Badiali D, Baldi F, Basilisco G, Basso N, Bassotti G, Bazzocchi G, Bellini M, Bertini L, Biondi M, Blandizzi C, Brigidi P, Calvieri S, Campieri M, Cicala M, Corazziari ES, Corsetti M, Cossu A, Covotta A, Cucchiara S, Cuomo R, D Ambrosio F, De Giorgio R, De Magistris L, Gasbarrini A, Grossi E, Gualdi G, Inghilleri M, Leonetti F, Maccioni F, Marcheggiano A, Pace F, Pallone F, Pallotta N, Paoluzi P, Petruzziello L, Piacentino D, Picarelli A, Piloni V, Piretta L, Portincasa P, Rescigno M, Ricci GL, Ruoppolo G, Severi C, Silecchia G, Spada C, Staiano A, Stanghellini V, Tammaro L, Tarsitani L, Ubaldi E, Vecchi M, Vernia P Segreteria Organizzativa Messaggi International srl - Milano Tel Con il Patrocinio Società Italiana di Gastroenterologia Società Italiana di Medicina Interna

4 APPROcciO AL PAZIENTE CON DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Roma, 22 Settembre 2011 ore v Introduzione e Zuppa del Giorno Corazziari ES, Roma ore Presidente Attili AF, Roma Moderatore Pallone F, Roma v Organi di barriera, Tolleranza Immunitaria e Patologia Cronica ore La cute Calvieri S, Roma L epitelio intestinale De Magistris L, Napoli Educazione dell immunità Rescigno M, Milano Regolazione dell immunità adattativa Cossu A, Roma Discussione Moderatore Corazziari ES, Roma v Probiotici e Antibiotici nella Regolazione dell Infiammazione Intestinale ore Microbioma intestinale Brigidi P, Bologna Sindrome dell Intestino Irritabile La modulazione del microbioma intestinale - Il ruolo dell antibioticoterapia Gasbarrini A, Roma - Il ruolo dei probiotici Bazzocchi G, Imola Malattia diverticolare Cuomo R, Napoli Discussione Lettura ore Systems medicine, modelli assistenziali e insegnamento: il paradigma delle IBD Pallone F, Roma Discussione Presidente Campieri M, Bologna Moderatore Vecchi M, San Donato Milanese Lettura ore Storia dell infiammazione Campieri M, Bologna Discussione v Gestione a Lungo Termine del Paziente con Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali ore Rettocolite Ulcerosa ore Coliti distali/proctiti Vecchi M, San Donato Milanese Follow-up e terapia di mantenimento Vernia P, Roma Discussione Malattia di Crohn ore Nel bambino Cucchiara S, Roma Follow-up ecografico Pallotta N, Roma Discussione Presidente Paoluzi P, Roma Moderatore Petruzziello L, Roma Workshop L endoscopia nella gestione del Paziente con Malattia di Crohn ore Malattia di Crohn. Terapia di mantenimento Armuzzi A, Roma Ruolo dell endoscopia Petruzziello L, Roma Endovideocapsula Spada C, Roma Il ruolo dell istologia Marcheggiano A, Roma Discussione v Discussione generale ore

5 Roma, 23 Settembre 2011 ore v Introduzione e Zuppa del Giorno Corazziari ES, Roma ore Presidente Alvaro D, Roma APPROcciO AL PAZIENTE CON DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Moderatore Gualdi G, Roma v Tecniche di Imaging per lo Studio dell Apparato Digerente ore Imaging nella patologia oncologica Gualdi G, Roma Risonanza magnetica nelle malattie infiammatorie croniche intestinali Maccioni F, Roma Defecorisonanza Piloni V, Ancona Colonscopia virtuale Bertini L, Roma Discussione Moderatore De Giorgio R, Bologna v Il Sistema Neuromuscolare Gastrointestinale dalla Biologia alla Clinica ore Il sistema nervoso enterico De Giorgio R, Bologna Il sistema muscolare Severi C, Roma Discussione Presidente Covotta A, Roma Co-Moderatori Corazziari ES, Roma - Portincasa P, Bari v Simposio Malattia Diverticolare ore Introduzione Portincasa P, Bari Epidemiologia Ubaldi E, San Benedetto del Tronto Fisiopatologia Bellini M, Pisa Storia naturale e algoritmo diagnostico Corazziari ES, Roma Terapia Stanghellini V, Bologna Discussione Conclusioni Corazziari ES, Roma Presidente Ricci GL, Roma Moderatore Corazziari ES, Roma v Gestione del Paziente con Stipsi Cronica. Diagnosi e Trattamento ore Simposio Novità sulla Terapia Farmacologica della Stipsi Cronica ore Introduzione Corazziari ES, Roma La fisiofarmacologia neuromuscolare e la funzione motoria del colon retto Blandizzi C, Pisa La stipsi cronica. Quadri clinici Badiali D, Roma Fisiopatologia della stipsi cronica Basilisco G, Milano Enterocinetici nella terapia della stipsi cronica Stanghellini V, Bologna Discussione Conclusioni Corazziari ES, Roma Presidente Annibale B, Roma Moderatore Corazziari ES, Roma Approccio e gestione clinica della stipsi ore Da cause psico-comportamentali Biondi M / Tarsitani L / Piacentino D, Roma Nel bambino Staiano A, Napoli Nell anziano Badiali D, Roma Discussione Lettura ore Stipsi funzionale. Una neurogliopatia? Bassotti G, Perugia Discussione v Discussione generale ore

6 APPROcciO AL PAZIENTE CON DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Roma, 24 Settembre 2011 ore v Introduzione e Zuppa del Giorno Corazziari ES, Roma ore Co-Moderatori Baldi F, Bologna - D Ambrosio F, Roma v Disfagia Oro-Faringea ore Introduzione Ruoppolo G, Roma Neurologica Inghilleri M, Roma Discussione v Gestione a Lungo Termine del Paziente con Malattia da Reflusso Gastroesofageo ore Follow-up del paziente con malattia da reflusso gastroesofageo Cicala M, Roma Terapia a lungo termine per il paziente con malattia da reflusso gastroesofageo Baldi F, Bologna Discussione Presidente Tammaro L, Roma Co-Moderatori Pace F, Seriate - Piretta L, Roma v Disfagia Esofagea, Funzionale Motoria e nella Malattia da Reflusso Gastroesofageo ore Quadri clinici e risposta alla terapia Piretta L, Roma Discussione v Alimenti e Disturbi Gastrointestinali ore L intolleranza alimentare nei pazienti con disordini funzionali gastrointestinali Corsetti M, Milano Reazioni avverse agli alimenti Picarelli A, Roma Terapia. Dieta e alimenti funzionali Pace F, Seriate Discussione Moderatore Basso N, Roma v Obesità ore Microbioma intestinale e patogenesi dell obesità Grossi E, Milano Terapia. Dalla dieta alla chirurgia bariatrica Basso N, Roma La funzione digestiva dopo chirurgia bariatrica Silecchia G, Roma Effetti metabolici della chirurgia bariatrica Leonetti F, Roma Discussione v Discussione generale ore ECM Evento Residenziale n Totale 20 ore formative 10 crediti 195 Partecipanti ai fini ECM Crediti ECM per Medico Chirurgo - Specialisti Gastroenterologi, Medicina Interna, Pediatri, Scienza dell Alimentazione e Dietetica - Medici di Medicina Generale - Pediatri di Base (Pediatri di libera scelta) Provider ECM n. 352 Ideas Group srl, sede legale via del Parione 1, Firenze Tel Codice Fiscale/P.Iva C.C.I.A.A. Firenze R.E.A. n Legale Rappresentante Dott. Bruno Lanfranco Mariani

7 Roma, Settembre 2011 Proceedings Approccio al paziente con DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Indice Autori Relatori al Congresso Pagina Badiali D 91, 102 Baldi F 108 Basilisco G 94 Bassotti G 105 Bazzocchi G 45 Bellini M 82 Bertini L 73 Biondi M 98 Blandizzi C 88 Brigidi P 31 Cicala M 107 Corazziari ES 84 Corsetti M 113 Cuomo R 63 De Giorgio R 76 De Magistris L 29 Grossi E 130 Gualdi G 68 Marcheggiano A 65 Pace F 116 Piacentino D 98 Picarelli A 114 Piloni V 71 Piretta L 111 Severi C 89 Staiano A 100 Stanghellini V 86, 96 Tarsitani L 98 Ubaldi E 81 25

8 Proceedings Approccio al paziente con DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Roma, Settembre 2011 I testi e le figure delle letture sono riprodotti così come pervenuti dai singoli Autori

9 Roma, Settembre 2011 Proceedings Approccio al paziente con DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI L epitelio intestinale de Magistris L Gastroenterologia, Dipartimento Magrassi-Lanzara Seconda Università di Napoli (SUN) Il tessuto epiteliale è costituito da cellule di forma regolare e quasi geometrica, che aderiscono strettamente le une alle altre; tali cellule svolgono funzioni di rivestimento, trasporto, secrezione e assorbimento. Nei vertebrati questo tessuto costituisce il rivestimento interno ed esterno della maggior parte delle superfici corporee. Tutti i tessuti epiteliali sono separati dai sottostanti mediante una membrana basale non cellulare di natura fibrosa e non sono vascolarizzati. Dal punto di vista embriologico, i diversi tessuti epiteliali adulti derivano da tutti e tre i foglietti embrionali; in particolare l epitelio di rivestimento delle mucose si origina dall endoderma. L epitelio intestinale copre il versante luminale del tubo digerente. È di tipo cilindrico semplice, detto anche colonnare, costituito da un unico strato di cellule non ciliate, di uno dei seguenti tipi: a) gli enterociti ne rappresentano la maggior parte; caratterizzati da invaginazioni ed estroflessioni digitiformi, i microvilli, sul versante apicale che aumentano enormemente la superficie cellulare atta a svolgere le funzioni tipiche del sistema digestivo. Oltre ad essere essenziali nei processi di digestione, compresi gli enzimi che esprimono sull orletto a spazzola, gli enterociti possono essere considerati parte del sistema immunitario (espressione di recettori TLR4), con funzioni di riconoscimento dell antigene e di barriera; b) le cellule di Goblet o mucipare, con forma a fiasca, ricche di granuli per la secrezione di mucine; c) le cellule di Paneth, localizzate nelle cripte, con funzioni legate al sistema immunitario innato e di contenimento delle nicchie di cellule staminali; d) le cellule endocrine, uniche ad avere una secrezione preponderante verso la membrana basale, producono gli enterormoni e sono pertanto diversamente distribuite lungo tutto il tubo digerente; e) le cellule tuft, recentemente descritte, sono la fonte principale degli oppiodi endogeni intestinali e le sole cellule epiteliali capaci di esprimere gli enzimi della ciclo-ossigenasi (prostaglandine), sembrano avere anche il ruolo di chemiosensori 1 ; il loro numero risulta aumentato in tessuti tumorali. Gli ultimi quattro tipi cellulari sono sparsi tra gli enterociti all interno dell epitelio, ma non certo a caso; quantità, qualità e disposizione variano lungo il tratto intestinale. La loro distinzione è possibile dopo l identificazione di proteine/markers specifici. Le cellule M, più che essere parte dell epitelio, sono una sottopopolazione del Tessuto Linfoide Associato alle Mucose (MALT). Sono cellule altamente specializzate, e costituiscono il 10% delle cellule mucosali dell intestino. Differiscono dalle cellule circostanti per la loro forma, sono di fatti molto assottigliate, membranose. Si trovano nell epitelio associato alle placche del Peyer, campionano gli antigeni discriminando ciò che è Self dal Non Self e mantengono la tolleranza immunitaria. Non si conoscono i fattori che ne promuovono la differenziazione. Nei mammiferi, questo strato di cellule si rinnova completamente ogni 4-5 giorni. Il ciclo vitale delle cellule epiteliali termina con l apoptosi e/o lo sfaldamento cellulare. Normalmente, l estrusione apoptotica delle cellule epiteliali dalla mucosa intatta non è accompagnata né da processi infiammatori né da perdita della funzione di barriera; in condizioni patologiche croniche, come le IBD, sono invece aumentate sia la permeabilità che l apoptosi. L epitelio intestinale non è una struttura liscia ma presenta invaginazioni ed estrusioni tipiche quali le cripte (la parte inferiore delle invaginazioni formate dall epitelio) che contengono cellule staminali che servono a rigenerare il tessuto, ed i villi (la parte superiore delle invaginazioni più esposta nel lume) che sono ricchi di cellule altamente differenziate responsabili della digestione e assorbimento dei nutrienti. L epitelio intestinale è pertanto un ottimo esempio del rinnovamento tissutale a partire da una fonte di cellule staminali totipotenti. Le cripte del Lieberkuhn sono presenti lungo tutto il tratto intestinale, in grande numero, hanno forma di bottiglia; ogni cripta è una unità di sviluppo che contiene nel fondo da 1 a 6 cellule staminali. Queste si duplicano lentamente dando origine ad una popolazione di cellule progenitrici che si duplica rapidamente mentre migra verso il lume intestinale; durante la migrazione, queste cellule progenitrici si impegnano in una sola delle tre possibilità di sviluppo: mucosecretore, assorbitivo, enteroendocrino. Scelta la destinazione, il ciclo cellulare si ferma e la differenziazione funzionale prosegue lungo il percorso di migrazione sull asse cripta-villo. Questo processo è continuo; la maggior parte delle cellule dell apice del villo è rimpiazzata ogni 4-5 giorni. Il quarto tipo di cellule, le Paneth presenti solo nel piccolo intestino, si differenzia invece nelle cripte. L organizzazione dei tessuti e degli organi nel corpo umano può essere paragonata a quella di un motore complesso e sofisticato la cui struttura è mantenuta posizionando i singoli componenti (cellule) in modo molto preciso. Errori di assemblaggio (posizionamento) dei componenti potrebbero tradursi in un cambiamento della funzione (tessuto/organo). La migrazione (proliferazione/differenziazione) delle cellule intestinali lungo l asse cripta-villo è guidata dai recettori Eph e dai loro ligandi, le Ephrins. È stato recentemente descritto come il legame EphB/ ephrin-b regola l espressione della E-caderina tramite la metalloproteasi ADAM10; questo processo risulta nella localizzazione asimmetrica della E-caderina che comporta affinità diverse tra cellule EphB ed ephrin-b positive. È proprio la regolazione dei legami tra cellule di compartimenti diversi ad impedire alle cellule di entrare in territori sbagliati ed assegnare loro un posto preciso dove vivere e svolgere la loro funzione 2. Anche i complessi Wnt e Notch hanno un ruolo primario nella morfogenesi ed omeostasi intestinali; la dis-regolazione dell uno, dell altro o di entrambi, causa infatti crescita incontrollata e sviluppo anomalo di alcune linee cellulari dell epitelio intestinale. I segnali derivanti dai complessi Wnt e Notch hanno importanza nei processi di tumorigenesi ma anche nella riepitelizzazione necessaria alla gestione delle IBD 3. Il piccolo intestino ha una grande capacità adattativa, cambiando forma e funzione in risposta alle richieste dei processi digestivi. Variazioni nella composizione della dieta, volume e frequenza dei pasti sono tutti fattori capaci di alterare morfologia e funzione dell epitelio intestinale 4. Oltre alle ben note funzioni di digestione ed assorbimento degli alimenti, l epitelio intestinale svolge quella di barriera. Ciò si- 29

10 Proceedings Approccio al paziente con DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Roma, Settembre 2011 gnifica che le cellule formano una membrana polimerica impermeabile tramite le giunzioni cellula-cellula. Le giunzioni sono di vario tipo (desmosomi, zonula aderens, ecc.); le più apicali sono dette giunzioni strette (tight junctions, TJ); sono ben altro che porte sempre chiuse, dovendo impedire il passaggio dal lume all interno del corpo di tutto ciò che è indesiderato, ma anche aprirsi per permettere il passaggio dalla lamina propria al lume per es. di linfociti (vedi l azione dei RAGE, ovvero Receptor for Advanced Glycation Endproducts). La loro regolazione è molto complessa e ad essa contribuiscono fattori endogeni (regolazione cellulare) ed esogeni (antigeni luminali). La struttura delle TJ è ben visibile con la Microscopia Elettronica semplice o freeze dry ; se ne può evidenziare l espressione delle proteine costituenti tramite immunoistochimica, immunofluorescenza, ecc; un metodo semplice e non invasivo per studiarne lo stato di salute in vivo è il test di permeabilità. Vari tipi di test sono stati e sono utilizzati nella ricerca scientifica e nella pratica clinica; tutti sono basati sulla somministrazione di una o più molecole sonda, capaci di permeare la barriera attraverso la via paracellulare; la quota assorbita di tali sonde è poi recuperata (di solito nelle urine) e quantificata: maggiore è la quantità di sonda recuperata, che ha perciò attraversato la barriera, maggiore è il danno. Si parla di leaky gut, malamente traducibile con il termine intestino colabrodo, per indicare una condizione cronica di passaggio paracellulare incontrollato di antigeni luminali di varia natura (per es. glutine indigerito, antigeni batterici, ecc.) che possono causare e/o aggravare condizioni di infiammazione della mucosa. Un tale meccanismo patogenetico è alla base della Malattia Celiaca; dato che la presenza di leaky gut è stata rilevata in molte altre condizioni patologiche, di natura prevalentemente autoimmunitaria, è stato suggerito che meccanismi simili possano essere alla base di altre patologie, come ad es. il Diabete Mellito 5. Quel che è certo è che nei pazienti con elevata permeabilità intestinale, e questo è vero per molti degli affetti da IBD, la probabilità di sostenere cronicamente l infiammazione è più elevata. Perché e come si danneggia la barriera intestinale? Ricerche recenti, come la sovra citata di Solanas 2, collegano i processi di proliferazione/differenziazione dell epitelio alle proteine di giun- zione (nel caso citato complesso Eph/ADAM10/E-caderina) ed è facile immaginare le conseguenze di eventuali errori ripetuti durante il processo (smagliature); d altro canto condizioni patologiche quali le IBD o la displasia epiteliale intestinale (IED), oltre a mostrare alterazioni della barriera, sono caratterizzate da sbilanciata proliferazione e differenziazione delle cellule epiteliali. Esistono regolatori dell apertura/chiusura delle TJ, tra i quali la Zonulina 6, il cui eccesso o diminuzione hanno effetto immediato sulle vie paracellulari. Protagonista importante di questi processi sembra essere anche il Microbiota intestinale che è capace di indurre o inibire l apoptosi, contribuendo tanto ai processi infiammatori che al mantenimento dell integrità fisiologica dell epitelio intestinale. Tale effetto è mediato dalla secrezione di citochine batteriche tra le quali il TNF avrebbe un ruolo primario 7. BIBLIOGRAFIA 1. Gerbe F, van Hes JH, Makrini L, et al. Distinct ATOH1 and Neurog3 requirements define tuft cells as a new secretory cell type in the intestinal epithelium. J Cell Biol 2011; 192: Solanas G, Cortina C, Sevillano M, Batlle E. Cleavage of E-cadherin by ADAM10 mediates epithelial cell sorting downstream of EphB signalling. Nat Cell Biol 2011;13: Fre S, Pallavi SK, Huyghe M, et al. Notch and Wnt signals cooperatively control cell proliferation and tumorigenesis in the intestine. Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106: Piersma T, Lindstrom A. Rapid reversible changes in organ size as a component of adaptive behaviour. Trends Ecol Evol 1997; 12: Sapone A, demagistris L, Pietzak M, et al. Zonulin upregulation is associated with increased gut permeability in subjects with type 1 diabetes and their relatives. Diabetes 2006; 55: Fasano A. Zonulin and its regulation of intestinal barrier function: the biological door to inflammation, autoimmunity, and cancer. Physiol Rev 2011; 91: Hausmann M. How bacteria-induced apoptosis of intestinal epithelial cells contributes to mucosal inflammation. Int J Inflam 2010; 2010: n 30

11 Roma, Settembre 2011 Proceedings Approccio al paziente con DISTURBI CRONICI GASTROINTESTINALI Microbioma intestinale Brigidi P Dipartimento di Scienze Farmaceutiche Università Alma Mater di Bologna L apparato gastrointestinale umano ospita un numero elevatissimo di microrganismi che, nel loro complesso, costituiscono il così detto microbiota intestinale. Sebbene il tratto gastrointestinale sia colonizzato in tutta la sua lunghezza, la gran parte dei microrganismi è localizzata a livello del colon, dove si raggiunge la concentrazione microbica più elevata mai registrata in qualsiasi ecosistema microbico ( CFU per g di contenuto intestinale). Il numero complessivo delle cellule microbiche che compongono il microbiota intestinale umano supera di dieci volte quello delle cellule eucariote che costituiscono il nostro organismo. La maggior parte di queste cellule microbiche è viva e metabolizzante ed influenza numerose caratteristiche biochimiche, immunologiche e fisiologiche dell ospite. Pertanto il microbiota intestinale, recentemente rivisto come un vero e proprio organo del corpo umano, ha un impatto rilevante sulla salute dell uomo. Filogenesi molecolare. È stato dimostrato che circa il 70% dei microrganismi presenti nell apparato gastrointestinale umano non è coltivabile, per cui non è possibile prescindere da tecniche molecolari coltura-indipendenti per la caratterizzazione del microbiota. Con la diffusione delle tecniche molecolari per lo studio della comunità microbica nasce la filogenesi molecolare che diviene il criterio di elezione per la descrizione dei rapporti tassonomici tra i microrganismi. La filogenesi molecolare ha come principale oggetto di studio il gene 16S rrna, codificante per la subunità 16S del rrna ribosomale, gene generalmente conservato in tutti i microrganismi. Tale gene presenta al suo interno nove regioni ipervariabili utilizzate per l identificazione e la differenziazione delle specie mediante l analisi comparativa della loro sequenza nucleotidica. Cut-off del 95 e 98% sono comunemente impiegati per delimitare, rispettivamente, genere e specie, anche se questi termini non sono definiti precisamente. Recentemente, è stato introdotto il termine filotipo (o tipo filogenetico) per indicare cluster di sequenze del gene 16S rrna caratterizzate da un identità di sequenza 97. Utilizzando le più avanzate tecnologie di sequenziamento massivo è oggi possibile caratterizzare il microbiota intestinale nella sua totalità sia a livello filogenetico che a livello funzionale. Composizione del microbiota. Il microbiota intestinale umano rappresenta un ecosistema microbico ad elevata complessità composto da batteri, archeabatteri, lieviti, funghi filamentosi e virus. Mentre archeabatteri ed eucarioti sono rappresentati da un unico phylum, la comunità batterica del microbiota è più diversificata ed è caratterizzata da una complessità via via crescente, man mano che si scende a raggruppamenti filogenetici inferiori. L applicazione di tecniche molecolari allo studio di comunità microbiche complesse ha consentito notevoli progressi nello studio della filogenesi del microbiota intestinale umano. Dal 2005 ad oggi è stato portato avanti un programma di sequenziamento del gene 16S rdna dei microrganismi membri della comunità microbica intestinale umana, e ad oggi è stato completamente sequenziato il microbiota intestinale di diverse centinaia di individui. L analisi filogenetica indica come a livello di phylum solo una piccola percentuale della biodiversità microbica è rappresentata in questo ecosistema umano. Infatti, è stata riportata la presenza di soli 10 phyla batterici degli oltre 100 fino ad ora noti. Il 99% del microbiota intestinale umano è costituito solamente da 5 phyla: Firmicutes (abbondanza relativa: 65%), Bacteroidetes (abbondanza relativa: 25%), Actinobacteria (abbondanza relativa: 5%), Proteobacteria (abbondanza relativa: 8%) e Fusobacteria (abbondanza relativa: 1%). Tra queste: Bacteroidetes e Firmicutes rappresentano le due divisioni dominanti e assieme costituiscono più del 90% dell ecosistema intestinale umano, mentre Actinobacteria, Proteobacteria e Fusobacteria sono considerate subdominanti. Decine sono invece gli ordini microbici rappresentati con Bacteroidales e Clostridiales tra i dominanti e Lactobacillales, Bifidobacteriales e Enterobacteriales tra i sub-dominanti. Tuttavia è ai livelli tassonomici inferiori (genere e specie) che si assiste ad una esplosione della biodiversità. Sono stati riportati infatti oltre 1200 generi ( 90% ID) e diversi filotipi a livello di specie ( 97% ID), rendendo così il microbiota di ciascun individuo un ecosistema unico e caratteristico composto da uno specifico complemento di centinaia di generi e migliaia di specie batteriche rappresentate. Recentemente, è stato dimostrato che la comunità microbica intestinale umana presenta tre varianti batteriche predominanti, definiti enterotipi: Bacteroides, Prevotella, e Ruminococcus. La presenza di questi enterotipi è risultata indipendente da nazionalità, sesso, età, o BMI. Studi successivi hanno confermato la presenza di due enterotipi prevalenti, Bacteroides e Prevotella, che sono risultati associati alla dieta. Più precisamente, una dieta ricca in proteine e grassi animali sembra favorire lo sviluppo di Bacteroides, mentre una dieta ricca in carboidrati Prevotella. Attività funzionali del microbiota intestinale. Nonostante la forte variabilità interpersonale a livello di composizione in specie microbiche e della loro abbondanza relativa, è stato dimostrato un elevato grado di ridondanza funzionale tra le specie rappresentate nel microbiota, per cui le differenze esistenti tra individui a livello di filotipo sono maggiori delle differenze tra i network genici rappresentati nel genoma complessivo del microbiota. A causa di tale elevato grado di ridondanza tra le varie specie, è possibile identificare capacità funzionali comuni (core functional microbiota), indipendentemente dalla variabilità inter-individuale a livello di specie. Ed è proprio il core functional microbiota l attore principale del rapporto di simbiosi mutualistica con l uomo, rapporto di fondamentale importanza per la fisiopatologia dell uomo. È stato dimostrato infatti che il genoma complessivo del microbiota intestinale umano, definito microbioma, contiene un numero di geni 100 volte superiore rispetto a quelli presenti nel genoma umano. Il microbioma, particolarmente arricchito in geni coinvolti nel metabolismo di polisaccaridi complessi delle piante e nella biosintesi di aminoacidi e vitamine (acido pantotenico, biotina, piridoxina, riboflavina), accresce il nostro orizzonte genetico e metabolico con caratteristiche funzionali nuove che non siamo in grado di sviluppare autonomamente. L uomo, recentemente considerato come un metaorganismo in coevoluzione con la propria comunità microbica, risulta quindi possedere un metagenoma, rappresentato dall insieme dei geni presenti nel proprio genoma e da quelli presenti nel genoma del microbiota intestinale. Per quanto riguarda i microrganismi del tratto gastrointestinale, il rapporto di simbiosi mutualistica con l uomo si traduce nella possibilità di colonizzare un ambiente a tempera- 31

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