Gli effetti di un intervento di esercizi combinati di 12 settimane sul microbioma intestinale degli anziani

Un tempo si pensava che il tratto gastrointestinale (GI), così come i microbi che vi vivono e prosperano, fossero solo parte di un organo la cui unica funzione era la digestione del cibo. Tuttavia, durante l’ultimo decennio, prove sempre più evidenti dimostrano che i microbi che risiedono nel tratto gastrointestinale fanno molto di più che limitarsi a digerire il cibo. Hanno la capacità di modellare numerosi sistemi fisiologici dell’ospite, come la funzione immunitaria, e di contribuire a un sano processo di invecchiamento. Inoltre, potrebbero essere coinvolti nella fisiopatologia di diverse malattie sia di natura acuta (ad esempio, infezione respiratoria acuta, intossicazione alimentare) che cronica (ad esempio, malattia infiammatoria intestinale, asma, depressione, malattia metabolica). La chiave di questa influenza sulla salute dell’ospite è la composizione e l’attività funzionale della comunità microbica intestinale. Entrambe queste caratteristiche sono influenzate da fattori quali età, dieta, stress e farmaci. Pertanto, il microbioma intestinale è modificabile, con il potenziale di avere un impatto su molti aspetti della salute e del benessere, sia in modo benefico che dannoso.

La diversità e la composizione del microbiota intestinale cambiano nel corso della vita. La colonizzazione iniziale inizia alla nascita e si evolve durante tutta la vita dell'ospite (Larrosa, 2016) raggiungendo il suo stadio iniziale di maturazione intorno ai 2-3 anni per poi rimanere relativamente stabile durante l'età adulta. Quando l’ospite inizia a invecchiare, la composizione e l’attività del microbiota intestinale cambiano (Kundu et al., 2017). Un microbiota intestinale che invecchia è caratterizzato da una ridotta diversità, ridotta resilienza (Claesson et al., 2012) e un’ampia variabilità interindividuale (Claesson et al., 2011, 2012; The Human Microbiome Project Consortium, 2012). Di specifico interesse per la salute dell'ospite è la ridotta abbondanza di bifidobatteri (Biagi et al., 2010; Gueimonde et al., 2010; Hopkins, 2001; Salazar et al., 2013) e lattobaccilli (Kim & Benayoun, 2020), e un maggiore abbondanza di patogeni. Questi cambiamenti determinano una composizione squilibrata del microbiota intestinale – chiamata disbiosi – e sono associati a un invecchiamento non sano.

Esistono diversi fattori che possono contribuire alla disbiosi in età avanzata, come i cambiamenti nella sensazione del gusto (Doty et al., 1984), una diminuzione della produzione di saliva (Salazar et al., 2017) e un indebolimento della forza masticatoria (Choi & Lee, 2016; Newton et al., 1993) che nel complesso possono portare al consumo di una dieta più monotona (Rinninella et al., 2019). Ciò, combinato con un ridotto appetito e quindi un ridotto apporto di nutrienti ed energia (fenomeni chiamati “anoressia dell’invecchiamento”) (Landi et al., 2016), alterazioni della fisiologia intestinale (ridotta motilità intestinale) (Lovat, 1996), presenza di trattamenti antibiotici (Bartosch et al., 2004; Iizumi et al., 2017; Pérez-Cobas et al., 2013), consumo di FANS (Mäkivuokko et al., 2010), polifarmacia (Ticinesi et al., 2017), un sistema immunitario indebolito (Nagpal et al., 2018) e le modalità di vita (Haran et al., 2018) porteranno infine a uno squilibrio del microbiota, con conseguente disbiosi.

In un intestino disbiotico, una serie di cambiamenti mediati dai microbi possono avere un impatto sulla salute dell’ospite. Ad esempio, i batteri patogeni possono disturbare la barriera intestinale e i loro sottoprodotti, come il lipopolisaccaride batterico (LPS), possono entrare nella circolazione sistemica e causare infiammazioni croniche (Shimizu, 2018). Questo, combinato con la persistente infiammazione cronica di basso grado che si verifica con l’età (nota come “inflammaging”) e l’immunosenescenza che si verifica durante il processo di invecchiamento, aumenterà lo stato infiammatorio e può contribuire a diverse malattie/condizioni, come l’obesità (Ley et al., 2006), diabete di tipo 1 (Wen et al., 2008), diabete di tipo 2 (Larsen et al., 2010), malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD) (Frank et al., 2007), fragilità (Claesson et al., 2007) al., 2012), resistenza all'insulina (Cani et al., 2007), malattie cardiovascolari (CVD) (Wang et al., 2011; W. Zhu et al., 2016), asma (Arrieta et al., 2015), cancro del colon-retto (Sobhani et al., 2011), disturbi legati allo stress (Burokas et al., 2017), demenza (Cattaneo et al., 2017), ipertensione (Yan et al., 2017), morbo di Alzheimer (Vogt et al. ., 2017), morbo di Parkinson (Santos et al., 2019) e artrite reumatoide (Kishikawa et al., 2020). Inoltre, le perturbazioni in questo ecosistema strettamente regolato influenzeranno il metabolismo energetico, l’assorbimento dei nutrienti, la regolazione dell’appetito, il sistema immunitario e la sintesi di diversi metaboliti chiave, come gli acidi grassi a catena corta (SCFA) e le vitamine. Pertanto, negli anziani sono auspicabili interventi per modificare il microbioma intestinale in un profilo “più giovane” e meno disbiotico, come parte di un invecchiamento di successo.

Nel presente progetto, che fa parte di un programma di ricerca di dottorato, siamo interessati a sapere se l’esercizio/attività fisica (PA) può influenzare positivamente la composizione e l’attività funzionale del microbioma intestinale degli anziani. Sebbene si tratti di un’area di ricerca relativamente nuova, diversi studi hanno dimostrato che l’attività fisica e l’esercizio fisico sono associati a un microbioma intestinale alterato sia in termini di composizione microbica che di attività funzionale nelle popolazioni più giovani. Barton et al., (2017), ad esempio, hanno confrontato la composizione del microbiota intestinale di atleti professionisti di rugby con controlli sedentari e hanno verificato che i loro microbioti erano nettamente diversi. Gli atleti presentavano una maggiore diversità microbica, una maggiore produzione di batteri SCFA e una maggiore abbondanza di percorsi legati alla salute rispetto ai controlli sedentari. Alla stessa conclusione sono giunti Bressa et al., (2017), che hanno scoperto che le donne in pre-menopausa attive avevano una composizione del microbiota diversa rispetto alle donne sedentarie. Più specificamente, le donne sane presentavano una maggiore abbondanza di specie batteriche che promuovono la salute, come Faecalibacterium prausnitzi, Roseburia hominis e Akkermansia muciniphila. Inoltre, hanno anche trovato un’associazione inversa tra diversità microbica e comportamento sedentario e una correlazione tra grasso corporeo, età, massa muscolare e attività fisica con diverse popolazioni batteriche. Questi studi precedenti dimostrano che l’attività fisica è associata a un microbiota intestinale associato alla salute, tuttavia nessuno di loro ha controllato l’influenza della dieta come fattore di confondimento. Infatti, è possibile che le persone fisicamente attive tendano ad avere una dieta più sana rispetto alle persone inattive o sedentarie, e questo può influenzare i risultati. Allen et al., (2018), tuttavia, hanno dimostrato che 6 settimane di allenamento con esercizi di resistenza sono stati in grado di indurre cambiamenti nel microbiota intestinale nei soggetti magri ma non in quelli obesi indipendentemente dalla dieta, suggerendo che esercizio/PA possono effettivamente indurre cambiamenti nella la composizione del microbioma intestinale in sé. Nello studio precedente, l’esercizio era in grado di aumentare la concentrazione di SCFA e dei batteri che li producono. Tuttavia, i cambiamenti indotti dall’esercizio nel microbiota intestinale sono tornati ai livelli basali dopo un periodo di interruzione di 6 settimane, durante il quale i partecipanti sono tornati al loro stile di vita sedentario. Questi risultati suggeriscono che il mantenimento dell’esercizio fisico potrebbe essere necessario per mantenere, o migliorare, i cambiamenti benefici che si verificano nel microbiota intestinale.

Concentrandosi ora sugli studi condotti sugli anziani, si sa poco sugli effetti dell’esercizio fisico/PA o del comportamento sedentario sul microbioma intestinale con solo 9 pubblicazioni finora, costituite da 3 studi di intervento, due condotti in Asia (Taniguchi et al., 2018 ; F. Zhong et al., 2020) e uno negli USA (Erlandson et al., 2021) e 6 studi osservazionali, condotti in Svezia (Fart et al., 2020), USA (Langsetmo et al., 2019; Q Zhu et al., 2020), Israele (Magzal et al., 2022), Irlanda (X. Zhong et al., 2021) e Slovacchia (Šoltys et al., 2021). Gli studi di intervento hanno avuto una durata di 5 (Taniguchi et al., 2018), 8 (F. Zhong et al., 2020) e 24 settimane (Erlandson et al., 2021). Oltre a ciò, è stato condotto uno studio di intervento non randomizzato della durata di 12 settimane (Morita et al., 2019). Una revisione sistematica pubblicata di recente sugli effetti dell’esercizio fisico e dell’attività fisica sul microbioma intestinale degli anziani, prodotta dal nostro gruppo di ricerca (Ramos et al., 2022), che mirava a riassumere i risultati degli studi sull’uomo condotti su questo argomento, ha rilevato che l’esercizio/ L’PA è stato in grado di aumentare l’abbondanza di batteri legati alla salute e diminuire l’abbondanza di batteri nocivi, e che le persone anziane che erano più attive tendevano ad avere una migliore composizione del microbiota intestinale contenente più batteri legati alla salute rispetto alle loro controparti inattive. Tuttavia, a causa delle disparità metodologiche tra gli studi, è stato difficile trovare un consenso su quali taxa fossero più sensibili/associati all’attività fisica/all’attività fisica. Sulla base delle informazioni raccolte da tale revisione sistematica, sono state formulate alcune raccomandazioni riguardanti futuri studi nel campo, come la necessità di eseguire più studi osservazionali nelle popolazioni occidentali (poiché la maggior parte delle pubblicazioni riguarda popolazioni asiatiche), la necessità di eseguire studi ad alta studi di intervento sull'esercizio di qualità controllando alcuni importanti fattori di confusione (come la dieta e la composizione corporea) negli anziani e includendo diversi tipi di esercizio. Un’altra strada potrebbe essere quella di valutare gli effetti del comportamento sedentario sul microbioma intestinale degli anziani, poiché è stato precedentemente dimostrato che le persone inattive hanno una composizione del microbioma intestinale diversa rispetto alle loro controparti attive.

Il nostro gruppo di ricerca sta attualmente conducendo uno studio osservazionale che mira a confrontare la composizione del microbioma intestinale degli anziani fisicamente attivi e fisicamente inattivi che vivono in comunità. Vogliamo indagare se l’esercizio/PA abbia un effetto benefico sul microbioma intestinale di un campione di 100 anziani del Regno Unito e valutare se esiste qualche associazione tra composizione corporea, forma cardiorespiratoria e funzione fisica con alcuni taxa batterici.