Microbiota: dettagli su alcuni probiotici

di Dott. Giuseppe Montenegro · 12 Giugno 2023

La definizione di probiotico ha subito diverse modifiche negli anni, ma quella ad oggi più diffusa è: “microrganismi vivi e vitali che, se somministrati in quantità adeguate, conferiscono un beneficio alla salute dell’ospite” (FAO/WHO, 2002. Guidelines for the evaluations of probiotics in Food).

Più di 200 specie e sottospecie di Lactobacillus sono state isolate da un’ampia gamma di risorse. Dal 2020 sono stati riclassificati alcuni gruppi di batteri in base alle somiglianze tra loro, aiutando gli scienziati a comprendere meglio i meccanismi comuni e il modo in cui interagiscono con la fisiologia umana.

I batteri del genere Lactobacillus sono stati riassegnati in 25 generi separati, mantenendo il nome della specie per coerenza. Un esempio di riclassificazione di Lactobacillus: la specie batterica Lactobacillus casei è stata riclassificata come Lacticaseibacillus paracasei.

Secondo le linee guida del Ministero della Salute (revisione marzo 2018), il quantitativo minimo sufficiente per poter garantire la colonizzazione dell’intestino da parte di un ceppo microbico è di almeno 1 miliardo di batteri vivi per giorno. “La quantità di cellule vive presenti nel prodotto deve essere riportata in etichetta per ogni ceppo e deve essere garantita, con le modalità di conservazione suggerite, fino al termine della shelf-life (vita di scaffale), con una incertezza di 0,5 log.”

Il Lactococcus lactis è un batterio gram-positivo, di forma sferica e/o ovoidale, ampiamente utilizzato nella produzione di latticello e formaggio; è stato il primo organismo geneticamente modificato ad essere utilizzato vivo per il trattamento di malattie umane. Le cellule di L. lactis sono cocchi che si raggruppano in coppie e corte catene. Il lactococcus lactis non produce spore e non è mobile; ha un metabolismo omofermentativo producendo acido lattico dagli zuccheri; produce acido lattico, motivo per cui è uno dei microrganismi più importanti nell’industria lattiero-casearia.

L’aggiunta del Lactococcus lactis al latte determina la formazione di acido lattico che facendo cagliare il latte avvia la formazione della cagliata che viene utilizzata per produrre il formaggio. Questo batterio è utilizzato anche nella produzione di verdure in salamoia, di birra o vino, di alcuni tipi di pane, di kefir di latte di soia.

Il team di Shuichi Nakamura ha scoperto che la fermentazione del lattosio da parte di L. lactis produce acetato con riduzione del pH intracellulare della Salmonella e conseguente rallentamento della rotazione dei loro flagelli. Anche le motilità dei ceppi di Pseudomonas, Vibrio e Leptospira sono state gravemente compromesse dall’utilizzo del lattosio da parte di L. lactis.

Il Lactococcus lactis geneticamente modificato può secernere la interleuchina-10 (IL-10) per il trattamento delle malattie infiammatorie intestinali (IBD).

In un altro studio, condotto da Zhang B, è stato creato un ceppo di L. lactis che mantiene un plasmide contenente un peptide che inibisce la metastasi tumorale noto come KiSS1. È stato dimostrato che Lactococcus lactis NZ9000 è una fabbrica di cellule per la secrezione della proteina KiSS1 biologicamente attiva, esercitando effetti di inibizione sulle cellule HT-29 del cancro colorettale umano.

Lactobacillus acidophilus (noto anche come bacillo di Döderlein dal nome del suo scopritore) è un batterio Gram-positivo, non sporigeno, catalasi negativo e microaerofilo. È in grado di produrre acido lattico come maggior prodotto della fermentazione del glucosio. Ha notevoli effetti benefici per l’uomo, quali la produzione di composti inibitori della crescita di altri microrganismi patogeni e l’eliminazione delle tossine prodotte da batteri proteolitici.

Il L. acidophilus fa parte della famiglia dei lattobacilli pro-biotici che, essendo ubiquitari, si trovano a livello vegetale, animale e umano.

Il L. acidophilus è naturalmente presente nel tratto gastrointestinale umano. Pertanto, è in grado di resistere all’azione dei succhi gastrici arrivando vivo e attivo all’intestino dove svolge la sua azione probiotica. Allo stesso modo dei batteri del genere bifidobacterium, si trovano naturalmente all’interno dell’organismo umano ed in particolare a livello intestinale e, nel caso delle donne, nella zona vaginale dove costituiscono un’importante difesa contro comuni problematiche femminili.

La presenza del L. acidophilus è necessaria per sintetizzare le vitamine del gruppo B nel colon (intestino crasso), in particolare acido folico e vitamina B12. Inoltre favorisce l’assorbimento e il metabolismo degli acidi grassi, in particolare omega-3 favorendo il controllo dei livelli di colesterolo. I batteri lattici, in generale, tengono sotto controllo i batteri della putrefazione del latte.

Il trattamento termico di pastorizzazione del latte contribuisce ad abbattere la carica microbica di questo batterio. Per questo motivo alcuni produttori aggiungono successivamente preparati probiotici contenenti batteri appartenenti ai generi Bifidobacterium e Lactobacillus al latte, al fine di avere prodotti in grado di apportare effetti benefici al consumatore come il Kefir o prodotti con differenti nomi commerciali di proprietà del produttore.

Si trova, come altri lattobacilli, nelle culture starter per le preparazioni industriali del pane con panificazione a pasta acida.

Il lactobacillus acidophilus tra i vari mammiferi è distinto in 6 differenti gruppi in base all’omologia di DNA: A1, A2, A3, A4, B1, B2. Non esiste un solo genere di acidophilus utile per tutte le specie del regno animale, ma sono ben distinte e solo un ceppo specifico può generare una situazione di eubiosi con l’ospite. Assumendo latte umano della madre, i lactobacilli utili con vera azione probiotica attecchiscono alle pareti intestinali e prolificano per generazioni, cosa impossibile con qualsiasi altro genere di latte. Sono pochi i batteri e lattobacilli utili all’uomo, ma è anche vero che i batteri patogeni non sono molti di più. Molti dei batteri che ingeriamo transitano nell’intestino e vengono espulsi con le feci senza creare problemi di salute. Il lactobacillus acidophilus umano specifico è un potente inibitore dei batteri patogeni poiché abbassando il pH rende impossibile la proliferazione batterica anomala.

La specie Lactobacilus helveticus è un batterio lattico usato comunemente per la produzione per via fermentativa di prodotti derivati del latte. Il nome della specie (riclassificazione a partire da una precedente denominazione L. acidophilus) fa riferimento all’antico nome del territorio svizzero (Helvetia). Oltre all’applicazione tecnologica, alcuni ceppi di L. helveticus hanno anche una rilevanza salutistica perché documentatamente capaci di favorire il benessere dell’ospite fungendo da agenti probiotici.

Tra questi, L. helveticus R52 prodotto da Lallemand è un ceppo originariamente isolato da derivati del latte, selezionato per la capacità proliferativa e le qualità probiotiche e depositato presso la Collection Nationale de Culture de Microorganismes, Institut Pasteur con il codice I-1722. Come altri lattobacilli, R52 è un ceppo omofermentativo, anaerobio facoltativo, non sporogeno e non mobile, di forma bastoncellare. R52 non dispone di resistenze ad antibiotici trasmissibili note.

Il ceppo dispone di una buona resistenza alle condizioni acide, con una sopravvivenza di circa il 50% dopo 2 ore a valori di pH tra 3 e 4 e si riscontra regolarmente nelle feci di volontari a cui viene somministrato come integratore alimentare. In studi in vitro sono anche state confermate le proprietà di adesione a linee cellulari intestinali (T84 e Caco-2), di mantenimento della barriera cellulare intestinale e di inibizione della crescita di altri microrganismi patogeni.

Anche in combinazione con altri ceppi Lallemand R52 è stato testato in molti studi clinici nell’uomo che hanno dimostrato effetti benefici nell’ospite sia in ambito gastro-intestinale (contenimento di fenomeni diarroici e IBS), sia in altre aree della salute umana influenzate dal microbiota residente come immunità (riduzione di frequenza e gravità dei sintomi da raffreddamento/influenza), salute femminile/disbatteriosi vaginale, miglioramento di stati di stress e ansia (interazione con gut/brain axis).

Lactobacillus helveticus Lafti® L10 è un batterio lattico Gram-positivo appartenente ai Firmicutes. È particolarmente presente in formaggi come l’Emmental svizzero, da cui il nome latino “helveticus”, o il parmigiano.

Questo batterio ha effetti benefici contro l’agente patogeno Candida albicans, presente nelle varie mucose dell’organismo.

Lactobacillus helveticus stimola il sistema immunitario a contribuire alla lisi (disintegrazione della membrana cellulare) di questo fungo e svolge un’azione antinfiammatoria a livello locale. Il Lactobacillus helveticus esercita inoltre un’azione antipertensiva e antimutagena e inibisce la proliferazione di batteri patogeni.

Oltre a competere con la Candida albicans, il Lactobacillus helveticus Lafti® L10 è unico nel suo genere in quanto è coinvolto nella stimolazione della produzione del messaggero chimico ossido nitrico (NO) da parte delle cellule epiteliali e dei fagociti. Inoltre, contribuisce all’attivazione delle cellule del sistema immunitario che sintetizzano l’interferone gamma (IFN-γ), una citochina prodotta in caso di infezione. Insieme, NO e IFN-γ inibiscono la transizione della Candida albicans alla sua forma miceliale. Infine, il Lactobacillus helveticus Lafti® L10 si caratterizza per il ruolo antinfiammatorio che svolge grazie alla sua azione nel ridurre la produzione di leucotrieni, in particolare di leucotrieni B4, le molecole normalmente all’origine della reazione infiammatoria.

I due batteri usati nella produzione di yogurt secondo prescrizione di legge:

Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus.

Lo Streptococcus thermophilus è una specie di batterio Gram-positivo anaerobio aerotollerante. Risulta citocromo-, ossidoenzimasi- e catalasi-negativo, che non genera spore e privo di motilità. Questo batterio omofermentativo (produce quasi esclusivamente acido lattico), è inoltre classificato come un batterio lattico (LAB).

Streptococcus thermophilus è un microrganismo termofilo la cui temperatura ottimale di crescita è compresa fra i 37 e i 42 °C, e cresce male a temperature basse, 18-20 °C. È termotollerante in quanto può resistere a trattamenti di termizzazione e di pastorizzazione a 62 °C per 20-30 minuti. Il suo diametro è di 300 nanometri.

Si può trovare nel latte e in molte colture naturali per la produzione di formaggi come asiago, provolone, emmenthal, groviera, montasio, mozzarella.

Il Lactobacillus bulgaricus può sopravvivere ai succhi gastrici a meno che l’acidità non sia eccessiva (pH < 3), ed in tal modo può entrare a pieno titolo nella flora probiotica intestinale. Durante il processivo fermentativo che dal latte porta allo yogurt, si osserva una protocooperazione fra gli starter microbici presenti. Il risultato più significativo di questa protocooperazione è una maggiore densità cellulare dei due microrganismi coinvolti. Si osserva, dunque, una maggiore crescita cellulare dei microrganismi quando essi sono entrambi presenti nel prodotto.

Questa maggiore efficienza dei due starter (quando essi sono entrambi presenti nel prodotto) è dovuta al metabolismo complementare presente fra Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus. Si nota, infatti, la produzione di acido formico da parte di Streptococcus thermophilus, il quale sarà necessario a Lactobacillus bulgaricus per lo sviluppo. A sua volta il bulgaricus produrrà piccoli peptidi e aminoacidi necessari alla crescita di Streptococcus thermophilus.

La specie Lactobacillus casei Shirota è tra i ceppi probiotici più noti e studiati dalla comunità scientifica ed è stato ufficialmente riconosciuto come sicuro dalla “Food and Drug Administration” (FDA) degli Stati Uniti. E’ un lattobacillo e quindi possiede le seguenti caratteristiche: forma bastoncellare, dimensioni variabili, gram-positivo, anaerobio facoltativo o microaerofilo, acidotollerante, presente nella flora intestinale e vaginale.

Nel 1930, il Dott. Shirota riuscì ad isolare e coltivare nel latte un fermento probiotico in grado di superare la barriera gastrica e raggiungere vivo l’intestino: quindi L. casei lo definì Shirota. Tale ceppo venne coltivato in una bevanda a base di latte scremato che chiamò “Yakult” (da “yahurto” che in esperanto significa yogurt).

Molti studi hanno dimostrato che L. casei Shirota fornisce benefici alla salute umana attraverso: l’equilibrio del microbiota intestinale e quindi il miglioramento della funzione gastrointestinale. Inoltre, alcuni studi dimostrano che aiuta la prevenzione di infezioni, controllando le risposte infiammatorie e immunitarie.

Altre ricerche inoltre dimostrerebbero che L. casei Shirota migliora i disturbi dell’umore negli anziani e diminuisce i sintomi di ansia nei pazienti con sindrome da stanchezza cronica. L. casei Shirota determinerebbe, secondo altri studi, un aumento nell’intestino di lattobacilli e bifidobatteri, specie batteriche considerate benefiche e contemporaneamente una riduzione dei batteri potenzialmente dannosi come: Enterobacteriaceae, Streptococchi, Stafilococchi, Pseudomonas, Prevotella.

Bifidobacterium animalis è un batterio gram-positivo, anaerobico, a forma di bastoncello del genere Bifidobacterium che può essere trovato nell’intestino crasso della maggior parte dei mammiferi, compreso l’uomo.

Bifidobacterium animalis e Bifidobacterium lactis sono stati precedentemente descritti come due specie distinte. Attualmente entrambi sono considerati B. animalis con la sottospecie Bifidobacterium animalis subsp. animalis e Bifidobacterium animalis subsp. lactis.

Diverse aziende hanno tentato di registrare particolari ceppi e, come tecnica di marketing, hanno inventato nomi dal suono scientifico per i ceppi.

Un esempio su tutti: il Bifidus ActiRegularis non esiste, si tratta del nome commerciale del Bifidobacterium animalis DN-173 010, ovvero un probiotico sviluppato dalla Danone Research.

Sempre alla stessa specie Bifidobacterium animalis subsp. lactis appartiene il ceppo BB-12 ® ed è il Bifidobacterium più documentato al mondo. Questo ceppo è stato descritto in circa 400 pubblicazioni scientifiche e supportato da più di 200 pubblicazioni che descrivono studi sull’uomo. Attraverso indagini scientifiche, BB-12 ® è stato associato a benefici nelle aree della salute gastrointestinale e della salute immunitaria. Studi di laboratorio hanno dimostrato che BB-12 possiede un’altissima capacità adesiva e resiste all’acidità gastrica ed alla bile, caratteristiche queste ultime importanti per raggiungere l’intestino umano.

I test dimostrano l’altissima capacità adesiva e di sopravvivenza ai succhi gastrici e ai sali biliari del Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12®. Per questo è uno dei ceppi più efficaci in commercio.

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