Ruolo del Microbiota nell'Obesità: Effetto Dopo la Chirurgia Bariatrica (MICROOBAR)

1. Introduzione L'obesità è una malattia cronica con un impatto significativo sulla salute e un elevato onere economico. La sua prevalenza nella popolazione globale è aumentata dal 5% nel 1975 al 13% nel 2014. Sulla base di queste cifre, si prevede che un quinto della popolazione mondiale sarà obesa entro il 2025. Inoltre, l'obesità è riconosciuta come il fattore di rischio più importante per lo sviluppo del diabete mellito di tipo 2 (T2DM). Di conseguenza, è stato osservato un aumento parallelo della prevalenza del T2DM, che attualmente colpisce il 9% della popolazione mondiale, con un aumento stimato al 12% entro il 2025. Le alterazioni metaboliche associate all'obesità aumentano il rischio di malattie cardiovascolari, inclusa la cardiopatia coronarica e l'infarto miocardico.

   Attualmente, la chirurgia bariatrica è il trattamento raccomandato per la riduzione del peso e il miglioramento del controllo glicemico nei pazienti obesi, in particolare in coloro che non riescono a ottenere risultati adeguati attraverso la terapia medica e la modifica dello stile di vita. Tra le varie tecniche chirurgiche disponibili, il bypass gastrico laparoscopico (LGB) – che riorganizza drasticamente l'architettura del tratto gastrointestinale e combina il malassorbimento intestinale con la restrizione dell'assunzione di cibo – è la procedura più riconosciuta e ampiamente eseguita in Europa per il trattamento dell'obesità patologica.

   Recentemente, sono state pubblicate meta-analisi che confrontano gli esiti metabolici tra diverse procedure bariatriche; tuttavia, queste si basano su un numero limitato di studi randomizzati controllati e principalmente su studi con limitazioni significative, come il disegno retrospettivo, l'inclusione di coorti eterogenee con un'ampia gamma di indice di massa corporea e durata del diabete, e brevi periodi di follow-up. La maggior parte di questi studi indica esiti a breve termine comparabili; tuttavia, lo studio STAMPEDE ha dimostrato risultati metabolici superiori con LGB dopo tre anni. Al contrario, studi che coinvolgono procedure strettamente malassorbitive hanno mostrato tassi più elevati di remissione del T2DM e un minor rischio di recidiva della malattia.

   Un'analisi recente di ampie coorti cliniche eterogenee ha identificato una durata più breve del diabete, livelli di glucosio a digiuno basali più bassi e procedure che deviano i contenuti gastrici distalmente nell'intestino tenue – piuttosto che procedure restrittive – come predittori indipendenti di tassi di remissione del T2DM più elevati dopo due anni di follow-up. Rimane poco chiaro se ciò sia una conseguenza di una maggiore perdita di peso ottenuta attraverso queste procedure o se siano coinvolti altri fattori, in particolare la dinamica degli ormoni intestinali. La chirurgia di bypass intestinale che esclude il duodeno porta a una maggiore secrezione di ormoni incretinici, in particolare il peptide-1 glucagone-simile (GLP-1) e il peptide YY (PYY) oressigeno, a causa dello svuotamento gastrico rapido e dell'arrivo precoce di cibo non digerito nell'ileo. L'esagerata secrezione di GLP-1 è considerata uno dei principali meccanismi alla base del miglioramento della funzione delle cellule β nel T2DM dopo l'intervento chirurgico. Tuttavia, alcuni studi hanno messo in discussione il ruolo del GLP-1 come fattore primario responsabile della remissione del diabete. Inoltre, l'esclusione del fondo gastrico determina una ridotta secrezione dell'ormone oressigeno grelina, portando alla soppressione dell'appetito e all'aumento della secrezione di insulina. Infatti, entrambi i meccanismi sono stati descritti in studi osservazionali dopo LGB e sono associati a un miglioramento dell'omeostasi del glucosio.

   Inoltre, studi recenti suggeriscono che il microbiota intestinale possa svolgere un ruolo importante nella regolazione metabolica e nella modulazione delle risposte infiammatorie sia locali che sistemiche. L'obesità e il T2DM sono associati a cambiamenti nell'abbondanza e nella composizione dei batteri intestinali, nonché nella loro diversità biologica. I meccanismi esatti attraverso i quali il microbiota intestinale influenza i tratti metabolici rimangono poco chiari, ma potrebbero coinvolgere i prodotti della fermentazione delle fibre alimentari, in particolare gli acidi grassi a catena corta (SCFA: butirrato, propionato e acetato), che influenzano l'omeostasi energetica. La recente scoperta di recettori in un'ampia gamma di tipi cellulari e tessuti per i quali gli SCFA sembrano essere ligandi naturali sottolinea ulteriormente il loro potenziale ruolo nelle interazioni microbiota-intestinale-metabolismo. Un altro meccanismo rilevante di influenza diretta del microbiota sulla regolazione metabolica potrebbe risiedere nella sua connessione con l'insorgenza e la progressione dell'infiammazione subclinica, che contribuisce allo sviluppo della resistenza all'insulina e del T2DM. È stato proposto che l'obesità e il T2DM siano associati a una maggiore traslocazione di lipopolisaccaridi batterici nella circolazione, innescando successivamente l'attivazione immunitaria innata all'interno del tessuto adiposo.

   Sebbene la modulazione del microbiota intestinale si sia dimostrata efficace nel prevenire l'obesità e nel migliorare lo stato metabolico in modelli murini di obesità e T2DM, i dati umani a supporto di tali effetti nei pazienti diabetici obesi sono molto meno conclusivi. Uno studio recente che esplorava l'impatto del trapianto di microbiota fecale da donatori magri ha dimostrato miglioramenti moderati nella sensibilità all'insulina nei riceventi maschi con sindrome metabolica sei – ma non diciotto – settimane dopo il trapianto. Pertanto, il microbiota intestinale sembra essere un contributore rilevante ed è probabilmente un fattore chiave che collega lo stile di vita e la biologia dell'ospite.

   Ad oggi, la disbiosi intestinale è stata identificata in sovrappeso e obesità moderata, come evidenziato da cambiamenti sostanziali nella composizione del microbiota intestinale (arricchimento o impoverimento di specifici gruppi batterici) e ridotta ricchezza genica microbica, entrambi associati a disturbi metabolici come resistenza all'insulina, infiammazione di basso grado e ipertrofia degli adipociti. Tuttavia, le caratteristiche del microbiota intestinale rimangono poco esplorate nelle forme estreme di obesità, nonostante la crescente prevalenza di obesità grave (BMI > 35 kg/m²) e obesità patologica (BMI > 40 kg/m²) a livello mondiale, che attualmente colpisce rispettivamente il 2,3% degli uomini e il 5% delle donne. Sebbene alcuni individui con obesità grave rimangano metabolicamente sani, in generale, raggiungere un BMI > 35 kg/m² aumenta significativamente il rischio di disturbi cronici. Inoltre, gli individui obesi metabolicamente sani spesso sviluppano alterazioni metaboliche e comorbidità nel tempo.

   Nonostante i ben documentati miglioramenti nel metabolismo e nell'infiammazione dopo la chirurgia bariatrica – e la sua associazione con cambiamenti nel microbiota intestinale – studi recenti indicano che la ridotta ricchezza microbica e le alterazioni compositive sono legate a esiti metabolici avversi in sovrappeso o obesità moderata, ma rimangono poco caratterizzate nell'obesità grave. Inoltre, prove emergenti suggeriscono che la composizione del microbiota intestinale non si riprende completamente dopo la chirurgia bariatrica. In aggiunta, Santos-Marcos et al. hanno recentemente riportato differenze legate al sesso nella composizione del microbiota intestinale, nonché variazioni tra donne in diverse fasi ormonali, che potrebbero essere alla base del dimorfismo sessuale osservato nell'incidenza delle malattie metaboliche e delle relative comorbidità.

   La chirurgia bariatrica è un intervento efficace che promuove la perdita di peso e migliora il controllo glicemico. Oltre alla modulazione positiva degli acidi biliari e degli ormoni intestinali, questa chirurgia induce profondi cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale, un importante contributore agli effetti sulla salute mediati dalle procedure bariatriche. Tuttavia, nei casi di obesità grave, dati recenti hanno messo in discussione l'opinione prevalente, poiché le specie batteriche associate a bassa ricchezza microbica (prima dell'intervento) sembrano cambiare solo marginalmente dopo la chirurgia bariatrica nonostante sostanziali miglioramenti metabolici. Per testare la validità o l'incoerenza di questa premessa, abbiamo stabilito un'analisi comparativa dei parametri metabolici e dei fattori di rischio in individui obesi sottoposti a intervento chirurgico di perdita di peso. Inoltre, l'espressione e l'identificazione di biomarcatori periferici, come i peptidi gastrointestinali, potrebbero consentire una migliore caratterizzazione dei fenotipi dell'obesità e una diagnosi più precisa, migliorando così il trattamento e il follow-up dell'obesità su base individualizzata.

   Inoltre, proponiamo di esplorare se le alterazioni nel microbiota intestinale siano strettamente correlate alle anomalie metaboliche e se l'intervento di perdita di peso attraverso la chirurgia bariatrica possa determinare una risposta differenziale nella diversità microbica intestinale e nei biomarcatori metabolici tra diversi gradi e fenotipi di obesità, nonché tra i sessi.

2. Materiali e metodi 2.1. Disegno dello studio e partecipanti È stato progettato uno studio clinico prospettico, interventistico, comparativo e traslazionale. Per raggiungere gli obiettivi proposti, saranno reclutati 60 pazienti obesi programmati per sottoporsi a chirurgia bariatrica nel Dipartimento di Chirurgia Generale e Digestiva dello stesso ospedale. I pazienti saranno arruolati sequenzialmente man mano che si presenteranno all'Unità Obesità del Dipartimento di Endocrinologia dell'Ospedale Universitario Doctor Peset fino al raggiungimento del numero richiesto e purché soddisfino i criteri di inclusione ed esclusione descritti di seguito.

   • Criteri di inclusione: pazienti con un indice di massa corporea (BMI) superiore a 40 kg/m² (o > 35 kg/m² con almeno una comorbidità legata all'obesità), di età compresa tra 18 e 65 anni e con una durata nota dell'obesità superiore a cinque anni.
   • Criteri di esclusione: a causa della natura dello studio, saranno esclusi pazienti con malattie infiammatorie acute o croniche, insufficienza epatica o renale stabilita (definita come livelli di transaminasi ±2 DS dalla media e tasso di filtrazione glomerulare stimato [formula CKD-EPI] >60), malattie neoplastiche o cause secondarie di obesità (ad esempio, ipotiroidismo, sindrome di Cushing).

Prima di partecipare, tutti i pazienti – o i loro rappresentanti legali – firmeranno un modulo di consenso informato dopo aver ricevuto una spiegazione dettagliata degli obiettivi dello studio e aver avuto risposta a tutte le domande. Lo studio aderirà ai principi etici della Dichiarazione di Helsinki e delle sue successive modifiche e riceverà l'approvazione dal Comitato Etico dell'Ospedale. Tutte le informazioni mediche e i dati raccolti durante lo studio saranno mantenuti riservati in conformità con le leggi nazionali.

Per valutare l'influenza del grado di adiposità, i pazienti saranno classificati in tre gruppi in base al BMI: 1) Obesità grave: BMI 35-40 kg/m², 2) Obesità patologica: BMI 40-50 kg/m², 3) Obesità estrema: BMI >50 kg/m².

Per valutare l'influenza del profilo metabolico, i pazienti saranno anche divisi in due gruppi: obesi metabolicamente sani (MHO) e obesi metabolicamente anormali (MAO), aggiustati per età e sesso. Secondo criteri precedentemente stabiliti, gli individui MAO sono definiti come aventi almeno due delle seguenti alterazioni cardiometaboliche: 1) Glicemia plasmatica a digiuno ≥100 mg/dL o uso di farmaci antidiabetici; 2) Pressione arteriosa sistolica (PAS) ≥130 mmHg e/o pressione arteriosa diastolica (PAD) ≥85 mmHg, o uso di farmaci antipertensivi; 3) Concentrazioni di trigliceridi ≥150 mg/dL; 4) HDL-colesterolo <40 mg/dL negli uomini o <50 mg/dL nelle donne, o uso di farmaci ipolipemizzanti. Al contrario, gli individui MHO sono definiti come coloro che non soddisfano nessuno dei criteri sopra elencati. Inoltre, saranno analizzate anche le differenze legate al sesso.

Prima dell'intervento chirurgico, il dietista-nutrizionista implementerà un intervento dietetico consistente in una dieta ipocalorica individualizzata in base alle esigenze nutrizionali del paziente e adattata all'obesità. Il piano dietetico sarà qualitativamente completo, aderendo alla seguente distribuzione dei macronutrienti: 55% carboidrati, 30% grassi e 15% proteine. Durante le due settimane precedenti la procedura di chirurgia metabolica, verrà somministrata una dieta a bassissimo contenuto calorico utilizzando bustine Optisource®, suddivise in tre assunzioni giornaliere. L'intervento dietetico post-chirurgia bariatrica sarà effettuato progressivamente, mirando alla perdita di peso e alla normalizzazione metabolica. Le visite di follow-up avverranno a 1, 6 e 12 mesi, tenendo conto della tolleranza individuale e delle esigenze nutrizionali.

2.2. Raccolta e analisi dei dati Tutti i soggetti saranno sottoposti a una valutazione iniziale, inclusa la valutazione dello stato nutrizionale e dei fattori di rischio cardiovascolare e comorbidità (ipertensione, apnea ostruttiva del sonno, dislipidemia), nonché valutazione per escludere cause secondarie di obesità. Durante tutto lo studio, sia al basale che durante i follow-up post-chirurgici, i pazienti saranno sottoposti a valutazioni analitiche, valutazione della composizione corporea e del metabolismo basale, studi del microbiota e determinazione degli ormoni gastrointestinali. I risultati ottenuti saranno analizzati utilizzando SPSS 17.0. Per le variabili categoriali, sarà valutata la distribuzione delle frequenze e la percentuale totale dei casi. Per le variabili quantitative, saranno analizzati la media, l'intervallo e la deviazione standard. Sarà eseguito il test di Kolmogorov-Smirnov per determinare se le variabili quantitative seguono una distribuzione normale. Le differenze nelle variabili metaboliche tra gruppi (sesso, profilo metabolico) saranno analizzate utilizzando un t-test non appaiato o il test U di Mann-Whitney, e per i gradi di obesità, sarà eseguita un'ANOVA. Per valutare i cambiamenti dopo l'intervento chirurgico, sarà condotta un'ANOVA a misure ripetute o un t-test appaiato. Infine, le correlazioni saranno valutate utilizzando la correlazione bivariata di Pearson o Spearman. Inoltre, saranno eseguite analisi di regressione logistica per sviluppare modelli predittivi per gruppi specifici.