Ecosistema intestinale e fermentazioni della flora batterica: ruolo dell’acido butirrico

Only one out of ten cells in our body is human

L’ecosistema intestinale regola numerose funzioni gastrointestinali. Ne fanno parte le cellule della mucosa, le cellule del sistema immunitario, neuroni, la microflora batterica che contiene circa 400- 500 specie batteriche e i nutrienti ingeriti con gli alimenti. Si è compreso che alterazioni delle relazioni tra i vari componenti dell’ecosistema possono contribuire all’insorgenza di alcune patologie umane.

Le fibre vegetali sono tra le molecole di interesse nutrizionale piu’ studiate per i loro effetti fisiologici a livello intestinale. A loro, come già trattato in altre occasioni, attribuiamo un ruolo importante nell’alimentazione umana e nella prevenzione delle patologie cronico-degenerative. Appartengono alla famiglia numerose molecole di carboidrati non digeribili come pectine, oligofruttosi, inulina, cellulosa, amido resistente e betaglucani. Il termine “carboidrati non digeribili” è attribuito loro poiché i legami presenti tra i vari monosaccaridi che li compongono, non sono scissi dagli enzimi che partecipano alla digestione dei carboidrati (amilasi e disaccaridasi).

Ed ecco l’aggancio con processi di fermentazione, infatti sappiamo che le molecole dei carboidrati non digeribili -ingerite con i cibi vegetali o alimenti funzionali – giunte a livello del colon vengono utilizzate dalla flora batterica.

Dalla fermentazione attuata grazie agli enzimi batterici si formano acidi carbossilici a corta catena (short chain fatty acids): acido propionico (C3), butirrico (C4), valerato (C5) e gas (anidride carbonica, metano, idrogeno). Vanno incontro a questo destino l’amido resistente e alcuni oligosaccaridi. Alcune molecole (ad esempio la pectina e la gomma di guar) vengono fermentate piu’ efficientemente rispetto alla cellulosa o crusca di grano. SCFAs (come acido iso-butirrico e isos-valerico) si formano anche durante la fermentazione di alcuni peptidi resistenti all’azione delle peptidasi.

La formazione degli acidi carbossilici porta ad una riduzione del pH nel tratto prossimale del colon e l’abbassamento provoca un incremento della formazione di acido butirrico perchè è favorita la crescita dei batteri che lo producono. Tra questi possiamo citare i Clostridium leptum, Eubacterium rectale.

Tra gli acidi a corta catena, quello su cui piu’ si è concentrata l’attenzione della ricerca medica e nutrizionale è l’acido butirrico, a cui sono stati attribuiti diversi ruoli fisiologici sulla base di studi condotti in vitro e in vivo su soggetti umani o modelli animali.

Studi condotti in vitro, hanno dimostrato che l’acido butirrico esercita diversi ruoli, regola il trasporto di fluidi, protegge i colonociti dalla stress ossidativo, influenza la motilità lungo il tratto gastrointestinale, modula la proliferazione cellulare e il differenziamento cellulare, inoltre regola l’espressione genica.

Sulla base di numerosi studi si è così ipotizzato che l’effetto protettivo esercitato dalle fibre alimentari contro l’insorgenza di alcuni tumori intestinali sia dovuto non solo alla riduzione del transito intestinale che riduce l’esposizione della mucosa intestinale a carcinogeni, tossine batteriche e amine biogene. Un ruolo importante lo svolgerebbe anche la produzione di acido butirrico. Il colon infatti è continuamente esposto a vari stimoli, l’aumentata produzione di butirrato, potrebbe risultare in una aumentata resistenza contro stimoli tossici migliorando così la funzione della barriera intestinale. Studi recenti hanno evidenziato che gli acidi a corta catena dopo essere stati assorbiti a livello intestinale, esercitano ruoli fisiologici anche nel fegato e tessuti extraeptici.

La formazione degli acidi carbossilici a corta catena grazie alla fermentazione attuata dalla flora batterica,è quantitativamente e qualitativamente influenzata dal tipo e dalla quantità di carboidrati che ingeriamo come sintetizzato nella pubblicazione “Short-chain fatty acid formation at fermentation of indigestible carbohydrates.” Queste conoscenze scientifiche hanno promosso nuove ricerche al fine di comprendere quali carboidrati rappresentano i substrati preferenziali per la flora batterica, in prospettiva si possono intravedere terapie nutrizionali attuate con carboidrati specifici e la possibilità di produrre alimenti che li contengono al fine di favorire la formazione di acido butirrico e altri acidi a corta catena con potenziali implicazioni per la salute.

Sulla base della letteratura scientifica e esperienze cliniche, si intravede un potenziale impiego dell’acido butirrico nella terapia di alcune condizioni patologiche. Sul mercato esistono già dei prodotti a base di butirrato, uno dei problemi principali è la scarsa palatabilità quando i prodotti vengono somminstrati per via orale. La scarsa appetibilità ha frenato il suo impiego, in particolare in età pediatrica.

Non dimentichiamo che l’acido butirrico, è anche uno degli acidi presenti nei grassi del latte e derivati. Una curiosità, il burro irrancidito e l’acido butirrico in una inserzione pubblicitaria del 1933 dove vengono proposti come rimedio anti-cancro.

Fonti:

– Short-chain fatty acid formation at fermentation of indigestible carbohydrates (pdf)

– gut-microbiota-our-native-flora; Immagine della flora batterica di Micah Lidberg

–Cancer-treated-with-stale-butter/”

Canani RB, Costanzo MD, Leone L, Pedata M, Meli R, & Calignano A (2011). Potential beneficial effects of butyrate in intestinal and extraintestinal diseases. World journal of gastroenterology : WJG, 17 (12), 1519-28 PMID: 21472114