La relazione tra i mitocondri e il microbiota intestinale è un’interazione bidirezionale e fondamentale per la salute cellulare e sistemica. I metaboliti prodotti dai batteri intestinali influenzano direttamente la funzione mitocondriale e, allo stesso modo, la salute dei mitocondri può influenzare la composizione del microbiota (https://www.nature.com/articles/ncomms13419). Tale relazione sembra manifestarsi anche con chiara evidenza nel corso di attività fisica (sportiva o altro: si veda https://www.frontiersin.org/journals/physiology/articles/10.3389/fphys.2017.00319/full)
Il microbiota intestinale influenza in modo diretto i mitocondri e la loro funzione
Il microbiota intestinale produce una vasta gamma di metaboliti che vengono assorbiti e agiscono come molecole segnale o fonti di energia per le cellule dell’ospite, influenzando in particolare i mitocondri. Ma quali sono i metaboliti prodotti dal microbiota intestinale?
- Acidi Grassi a Catena Corta (SCFA): Sono i mediatori più noti. Prodotti dalla fermentazione delle fibre alimentari non digeribili, gli SCFA (come butirrato, propionato e acetato) hanno un impatto diretto.
- Il butirrato è la principale fonte di energia per le cellule epiteliali del colon (colonociti). Stimola la biogenesi mitocondriale (la creazione di nuovi mitocondri) e ne ottimizza la funzione, riducendo lo stress ossidativo e l’infiammazione.
- Gli SCFA possono anche regolare la trascrizione genica di fattori cruciali per la funzione mitocondriale in diversi tessuti (es. muscolo, tessuto adiposo, fegato).
- Acidi Biliari Secondari: Derivati dalla modificazione degli acidi biliari primari da parte del microbiota. Questi acidi biliari fungono da segnali che possono modulare il metabolismo dell’ospite, influenzando potenzialmente anche i mitocondri.
- Altri Metaboliti: Alcuni composti prodotti dal microbiota possono avere effetti negativi se in eccesso, come il solfuro di idrogeno, che ad alte concentrazioni può inibire la funzione mitocondriale e danneggiare la barriera intestinale.
I mitocondri possono influenzare direttamente il microbiota intestinale
La funzione mitocondriale dell’ospite, in particolare nelle cellule epiteliali intestinali (enterociti) e nelle cellule immunitarie, è cruciale e può influenzare l’ambiente intestinale e, di conseguenza, la composizione del microbiota (la disbiosi).
Mitocondri sani negli enterociti sono essenziali per l’integrità della barriera intestinale. Quando i mitocondri sono disfunzionali, può esserci un aumento dello stress ossidativo e un danno alla barriera, portando alla cosiddetta “permeabilità intestinale” (leaky gut). Questa alterazione permette il passaggio di molecole batteriche e metaboliti infiammatori, innescando l’infiammazione e alterando l’ambiente per il microbiota, favorendo la disbiosi (uno squilibrio microbico).
I mitocondri svolgono un ruolo chiave nella risposta immunitaria delle cellule. La disfunzione mitocondriale può portare a una risposta infiammatoria eccessiva che, a sua volta, influenza la selezione e la crescita delle specie microbiche nell’intestino.
Molteplici studi hanno suggerito che le mutazioni nel mtDNA (l’unità di energia delle cellule) possono essere collegate a specifici cambiamenti nella composizione del microbiota, indicando un’influenza diretta della genetica mitocondriale sulla popolazione batterica.
La relazione tra microbiota intestinale e mitocondri crea un’alleanza cruciale
Questa interazione costituisce un vero e proprio asse bidirezionale (“asse mitocondrio-microbiota”) che è essenziale per il mantenimento dell’omeostasi sistemica. La disfunzione in quest’asse è stata implicata nello sviluppo di diverse patologie, tra cui alterazioni metaboliche (come resistenza all’insulina e obesità), malattie infiammatorie intestinali e malattie neurodegenerative (come per la malattia di Alzheimer, attraverso l’asse intestino-cervello).
Un microbiota sano supporta i mitocondri producendo “carburante” e molecole protettive, e a sua volta, mitocondri sani garantiscono un ambiente intestinale ottimale e non infiammato che mantiene il microbiota in equilibrio.