Caratterizzazione della Firma del Microbiota Intestinale in Relazione alla Forma Fisica e sue Implicazioni per la Salute Intestinale. (MICROPEPS)

Il microbiota intestinale comprende tutti i microrganismi - batteri, virus e funghi - che abitano il tratto digestivo. La colonizzazione inizia alla nascita e si evolve durante tutta la vita sotto l'influenza di numerosi fattori come la dieta, l'uso di antibiotici, il sonno, lo stress, l'attività fisica, l'esposizione ad agenti ambientali, nonché l'età, il sesso e l'origine etnica o migratoria (Hou et al., 2022).

Questo ecosistema microbico svolge diverse funzioni essenziali per il suo ospite, tra cui la digestione e l'assorbimento dei nutrienti, la regolazione immunitaria e la protezione contro i patogeni (Estaki et al., 2016). Attraverso la fermentazione di carboidrati complessi, in particolare le fibre alimentari indigeribili dagli enzimi umani, alcuni batteri producono acidi grassi a catena corta (SCFA), principalmente butirrato, propionato e acetato. Questi metaboliti svolgono un ruolo chiave nel mantenere l'integrità della barriera intestinale e nel metabolismo energetico dei colonociti (Estaki et al., 2016).

Quando la composizione o la funzione microbica viene alterata, sia nella diversità, nelle proporzioni relative o nelle vie metaboliche, si verifica uno stato di disbiosi. Questo squilibrio è frequentemente osservato in varie condizioni patologiche ed è stato associato allo sviluppo di malattie come il diabete, alcuni tumori, aterosclerosi, asma, malattie infiammatorie intestinali (IBD) e persino depressione (Hou et al., 2022).

Le IBD comprendono la malattia di Crohn (CD) e la colite ulcerosa (UC). Mentre la CD è caratterizzata da lesioni discontinue in tutto il tratto gastrointestinale, la UC coinvolge un'infiammazione continua e superficiale del colon. Queste patologie colpiscono lo 0,3-0,5% della popolazione mondiale (Ng et al., 2017). Numerosi studi hanno dimostrato differenze significative nella composizione del microbiota tra pazienti con IBD e individui sani (Oligschlaeger et al., 2019), portando a una compromissione della funzione della barriera intestinale (Qiu et al., 2022).

Parallelamente, un crescente numero di evidenze suggerisce che il microbiota intestinale degli individui fisicamente attivi differisce da quello delle persone sedentarie (Estaki et al., 2016; Clarke et al., 2014; Barton et al., 2017; Mohr et al., 2020).

Più recentemente, il nostro laboratorio ha caratterizzato il microbiota intestinale di 50 volontari che vanno da individui inattivi ad atleti d'élite con capacità di esercizio alta (calciatori d'élite) e molto alta (ciclisti d'élite) (EXOMIC, NCT05220657). I nostri dati hanno rivelato che la capacità di esercizio influenza l'ecologia microbica intestinale e i livelli fecali di SCFA, indipendentemente dalla dieta. Interessante, gli individui con capacità di esercizio molto alta mostravano una ridotta diversità microbica, densità e abbondanza di vie funzionali, sollevando interrogativi sul fatto che tali ecosistemi microbici siano benefici per il metabolismo energetico dell'ospite e la performance fisica. Utilizzando il trapianto di microbiota fecale (FMT) da donatori umani nella nostra coorte a topi trattati con antibiotici, abbiamo ulteriormente dimostrato che il microbiota del donatore, legato alla capacità di esercizio, influenza la sensibilità all'insulina e lo stoccaggio di glicogeno muscolare nei topi riceventi, evidenziando il ruolo critico del microbiota intestinale associato all'esercizio nel modellare le risposte metaboliche dell'ospite (Martin et al., 2025).

In questo contesto, questo studio clinico mira a caratterizzare il metagenoma batterico del microbiota intestinale lungo un continuum che va da individui sedentari ad atleti d'élite con elevate o molto elevate richieste energetiche, e a determinare se specifiche composizioni e profili funzionali del microbiota intestinale siano associati a diversi livelli di capacità di esercizio. L'obiettivo finale di questo progetto è creare una biobanca di microbiota fecale per future ricerche sulla salute intestinale.

Il protocollo clinico MICROPEPS è uno studio prospettico, monocentrico, comparativo e minimamente interventistico. Nessun farmaco, dispositivo medico o prodotto sarà testato all'interno di questo protocollo. Lo studio sarà condotto presso la piattaforma Exermove (Laboratorio M2S) per valutare la capacità di esercizio e la firma metagenomica del microbiota intestinale in uomini attivi, allenati e altamente allenati nella resistenza. I partecipanti parteciperanno a tre visite in laboratorio:

1. Visita di inclusione: misurazioni antropometriche, questionari sulla dieta e sull'attività fisica. I partecipanti riceveranno quindi un kit per la raccolta fecale per raccogliere e inviare un campione di feci entro sette giorni.
2. Seconda visita: test incrementale su cicloergometro per determinare il VO₂max.
3. Terza visita: valutazioni metaboliche in condizioni di digiuno, a riposo e durante esercizio submassimale.

I parametri metabolici misurati durante questi test (ad esempio, VO₂max, potenza alle soglie aerobica e anaerobica, ossidazione massima di carboidrati e lipidi) saranno correlati con i dati metagenomici shotgun ottenuti dai campioni fecali.

Inoltre, lo studio stabilirà una biobanca di microbiota fecale di donatori stratificati per capacità di esercizio. Utilizzando un modello murino di trapianto di microbiota fecale combinato con colite indotta da DSS, l'obiettivo finale è determinare come la capacità di esercizio del donatore e gli ecosistemi microbici intestinali influenzino le risposte infiammatorie e la permeabilità intestinale.