Metabolismo delle fibre nella broncopneumopatia cronica ostruttiva

Le fibre alimentari sono carboidrati indigeribili, presenti in diversi alimenti quotidiani come fagioli, legumi, prodotti integrali e frutta e verdura integrali. La Food and Drug Administration raccomanda un assorbimento giornaliero di fibre di 25 g. Tuttavia, nel 2009-2010 l'assunzione media di fibre degli adulti statunitensi era di 17 g/giorno. La fibra non può essere digerita dagli enzimi umani e raggiungere il colon senza essere digerita. A seconda della struttura chimica (solubilità, grado di polimerizzazione) della fibra, questa può o meno essere fermentata dai batteri intestinali. Le fibre insolubili e non fermentate come la cellulosa aiutano a prevenire la stitichezza migliorando il movimento intestinale e il tempo di transito delle feci. La maggior parte delle fibre solubili come l'inulina può essere fermentata dai batteri intestinali. Durante la fermentazione batterica vengono prodotti acidi grassi a catena corta (SCFA) come acetato (C2), propionato (C3) e butirrato (C4). La produzione è massima nel colon prossimale dove l'abbondanza di fibre è massima. I colonociti assorbono più del 90% degli SCFA, il resto viene escreto con le feci. La maggior parte del butirrato viene ossidata nei colonociti, essendo la loro principale fonte di energia. Il propionato viene metabolizzato dal fegato. In particolare l'acetato entra nella circolazione sistemica e potrebbe avere effetti antinfiammatori e immunomodulanti. L'indolo e l'isovalerato sono prodotti della fermentazione degli amminoacidi batterici. L'indolo è prodotto esclusivamente da enzimi batterici dall'amminoacido essenziale triptofano (TRP) e dall'isovalerato dagli amminoacidi a catena ramificata.

Nella BPCO un'aumentata risposta infiammatoria polmonare provoca una combinazione di malattia delle piccole vie aeree (ad es. bronchiolite ostruttiva) e/o distruzione del parenchima polmonare (enfisema). Questo porta ad una progressiva e persistente limitazione del flusso aereo. È stato dimostrato che una dieta sana in generale e una dieta ricca di fibre possono essere associate a una buona funzionalità polmonare e a una ridotta prevalenza di BPCO. Una dieta ricca di fibre fermentescibili ha alterato la composizione del microbiota intestinale e polmonare nei topi, principalmente attraverso una diminuzione del rapporto Firmicutes-to-Bacteroidetes, che era accompagnata da elevate concentrazioni di SCFA circolanti. Questi topi erano protetti contro l'infiammazione allergica nei polmoni. Precedenti ricerche sull'uomo hanno dimostrato che la composizione del microbiota intestinale influenza il rischio di asma ed è stata associata a esacerbazioni della prima infanzia nella fibrosi cistica, il che dimostra un cross-talk intestino-polmone. Halnes et al. hanno trovato un'infiammazione delle vie aeree significativamente ridotta nei pazienti asmatici quattro ore dopo l'ingestione di un pasto contenente fibre solubili e prebiotici rispetto a un pasto placebo. Sono necessari studi di traccianti stabili per esaminare la produzione del colon e il destino metabolico degli SCFA in soggetti sani e malati.

Il microbiota intestinale degli individui più anziani è meno diversificato, ha una maggiore variabilità interindividuale e una minore capacità di produzione di SCFA rispetto agli adulti più giovani. Quindi, una disbiosi del microbiota intestinale potrebbe essere coinvolta nello sviluppo di diverse malattie sistemiche croniche legate all'età, come la sarcopenia e la minore qualità muscolare o la disfunzione cognitiva. Queste menomazioni legate all'età sono associate a prestazioni fisiche ridotte ea un rischio elevato di cadute, fratture, disabilità fisica e mortalità. La disbiosi del microbiota intestinale (ovvero una composizione e funzione microbica alterata) potrebbe contribuire allo sviluppo della sarcopenia modulando le dimensioni, la composizione e la funzione dei muscoli. Inoltre, gli SCFA, metaboliti prodotti da batteri benefici, aiutano a mantenere la funzione cognitiva e il benessere psicologico grazie alle loro proprietà antinfiammatorie e di regolazione genica. Pertanto, gli interventi nutrizionali, come l'integrazione di fibre, devono essere studiati come modulatori della composizione microbica e del tasso di produzione di SCFA, nonché dei conseguenti effetti sulla salute muscolare e cognitiva e sul benessere generale.