Microbiota, Probiotici e Sport

Tutte le superfici del nostro corpo in comunicazione con l’ambiente esterno (cute, vie aeree, apparato gastroenterico, apparato urogenitale) sono popolate da microorganismi che instaurano un rapporto di simbiosi con il nostro organismo: in cambio di un ambiente in cui vivere e di nutrimento, essi contribuiscono al mantenimento della nostra omeostasi. Per quanto riguarda l’aspetto quantitativo, si stima che per ogni cellula umana ce ne siano dieci batteriche.

L’insieme di questi microorganismi è definito microbiota e l’equilibrio che si genera tra i suoi componenti all’interno di ogni distretto corporeo è fondamentale per il mantenimento di uno stato di salute.

Il microbiota più conosciuto è quello intestinale, circa il 70% del totale. Il microbiota intestinale adulto contiene fino a 100 trilioni di microrganismi, include almeno 1.000 diverse specie di batteri conosciuti, con più di 3 milioni di geni (150 volte di più dei geni umani). Il microbiota può, in totale, pesare fino a 2 kg. Un terzo del nostro microbiota intestinale è comune alla maggior parte delle persone, mentre due terzi sono specifici per ognuno di noi. In altre parole, il singolo microbiota individuale è come una carta d’identità. Questo migliora enormemente la variabilità genetica tra gli individui.

 

Il microbiota intestinale, oltre a coadiuvare il corretto funzionamento dell’organo in cui risiede, è in grado di influenzare processi metabolici, infiammatori e immunitari con effetti sistemici.

Per questi motivi è oggetto di studio di numerose branche biomediche che stanno cercando di comprendere le varie associazioni esistenti tra la sua composizione e diversi disturbi e patologie, nella speranza di poter trarre dei benefici per la salute attraverso l’utilizzo di sostanze in grado di alterare questa composizione.

Uno stile di vita sano (alimentazione ricca di fibre, ridotta esposizione a stress fisici e psicologici, utilizzo corretto dei farmaci, attività fisica regolare) contribuisce senz’altro al mantenimento di un corretto equilibrio del microbiota (eubiosi).

La relazione che esiste tra ciascuno di noi e il proprio microbiota è una relazione di simbiosi, una situazione che è vantaggiosa per entrambi i partecipanti. Il nostro ruolo è quello di fornire un ambiente caldo, protetto e ricco di cibo ai batteri che, in cambio, contribuiscono alla nostra salute.

La fermentazione operata dal microbiota porta alla formazione di acidi grassi a catena corta — acetato, propionato e butirrato — che abbassano il pH del lume intestinale sopprimendo l’accrescimento di potenziali patogeni e favorendo l’assorbimento di calcio, magnesio e ferro. Sono prodotte anche molte altre sostanze come lattato, piruvato, etanolo, succinato e gas, specie idrogeno, anidride carbonica, metano e acido solfidrico.

Alcune delle sostanze prodotte dai batteri sono utilizzate da cellule e tessuti: il butirrato è nutriente prezioso per le cellule che costituiscono l’epitelio intestinale e ne regola crescita e differenziazione, mentre l’acetato è metabolizzato nel muscolo, nel cuore e nel cervello.

Mentre nella parte iniziale del colon predomina la fermentazione di carboidrati, nella parte terminale – dove la quantità di fibre fermentabile è decisamente ridotta — sono le proteine che derivano dalla desquamazione dell’epitelio a diventare substrato dei processi fermentativi del microbiota. Un’eccessiva fermentazione proteica è stata posta in relazione con patologie come la colite cronica ulcerosa e alcune forme di tumore del colon, quindi un aumento della porzione di fibre nella dieta potrebbe svolgere un ruolo protettivo, riducendo l’entità della fermentazione di aminoacidi da parte dei batteri intestinali.

microbioma

Il microbiota intestinale è determinante nello sviluppo del sistema immunitario

L’assenza del microbiota porta allo sviluppo di soggetti immuno-deficienti, altamente suscettibili a infezioni determinate da patogeni o da opportunisti. Mancano anche gli adattamenti a antigeni normalmente presenti nella dieta come l’ovoalbumina e appare ridotta anche la tolleranza agli antigeni indotta dalla presentazione orale. Nel soggetto giovane la situazione anomala può essere corretta dalla reintegrazione del microbiota, mentre ciò non avviene nell’adulto.

Appare evidente che le interazioni tra la popolazione batterica e la componente immunitaria della mucosa intestinale durante i primi anni di vita sono essenziali per fornire informazioni, “istruzioni”, critiche per lo sviluppo di un sistema immunitario ben funzionante: interazioni che nel corso della vita andranno poi a modulare l’immunità locale e sistemica, in un continuo scambio tra ospite e commensale.

PROBIOTICI

Un altro valido strumento in caso di esposizione a fattori ambientali che turbino questo equilibrio è rappresentato dai probiotici.

I probiotici sono microorganismi vivi appartenenti per lo più ai generi Lactobacillus e Bifidobacterium, che somministrati in adeguate quantità sono in grado di dare effetti benefici sulla salute del nostro organismo, andando a riequilibrare l’omeostasi del microbiota. Sono contenuti in alcuni alimenti fermentati (yogurt, kefir, ecc.) oppure possono essere assunti sotto forma di integratori alimentari.

I probiotici svolgono la loro azione a più livelli:

  1. nel lume intestinale competono con i patogeni per i substrati energetici e per i siti di adesione e producono sostanze ad azione antimicrobica, limitando l’attecchimento e la proliferazione dei patogeni;
  2. stimolano la produzione di muco ad opera delle cellule mucipare dell’epitelio intestinale. Uno strato di muco più spesso fornisce maggiore protezione per gli epiteli;
  3. attraverso la produzione di sostanze ad azione benefica come gli acidi grassi a catena corta e tramite meccanismi di cross-talking favoriscono il corretto funzionamento delle giunzioni strette, strutture proteiche che limitano il passaggio intercellulare dei microorganismi e delle sostanze da essi prodotte (es. tossine), riducendo le conseguenti reazioni infiammatorie che verrebbero innescate da tale passaggio;
  4. comunicano con il sistema immunitario enterico direttamente (contatto con le cellule dendritiche che espongono le loro estroflessioni nel lume intestinale) e indirettamente (interazione con le cellule M che a loro volta “comunicano” con macrofagi e cellule dendritiche presenti nella lamina propria);
  5. influenzano organi a distanza (effetto ormonale) tramite la produzione di sostanze in grado di migrare e raggiungere altri siti d’azione (es. GABA) e attraverso la stimolazione delle placche di Peyer. Queste ultime fanno parte del sistema immunitario associato alle mucose che interconnette la mucosa intestinale con le altre mucose del nostro organismo tra cui quella respiratoria. Ciò spiega come un microbiota intestinale in equilibrio sia in grado di influire positivamente sulle infezioni delle vie respiratorie.

I PROBIOTICI NELLO SPORTIVO

Secondo il principio alla base dell’immunologia dell’esercizio, una condizione fisica ottimale è il presupposto per ottenere una performance di successo. I probiotici rientrano tra i pochi strumenti validi a disposizione dell’atleta e dei suoi collaboratori per garantire questo presupposto e per prevenire situazioni patologiche che potrebbero inficiare la prestazione.

Sebbene non siano moltissimi gli studi condotti su atleti e non ci sia ancora uniformità nei risultati, a causa della disomogeneità dei protocolli utilizzati (ceppi probiotici, durata della somministrazione, dosaggi, ecc), esiste un razionale d’uso basato sui diversi meccanismi d’azione dei probiotici. Questi ultimi possono contrastare una serie di effetti correlati all’attività sportiva o ad elementi che possono entrare in gioco nella routine di un atleta, illustrati di seguito.

 

DISTURBI GASTROINTESTINALI LEGATI ALL’ATTIVITÀ FISICA INTENSA E DURATURA

Gli atleti che svolgono attività fisica di elevata intensità (>75% VO2max), soprattutto se di lunga durata (>1,5h), sono soggetti a una compromissione dell’integrità dell’epitelio intestinale legata alla redistribuzione della circolazione verso l’apparato muscolo scheletrico con ipoperfusione splancnica e ipertermia. Il maggior passaggio di sostanze dal lume intestinale agli strati profondi della mucosa genera una reazione infiammatoria e stress ossidativo con la conseguente sintomatologia. Non è raro infatti riscontrare tra gli atleti dolori addominali, nausea o addirittura diarrea. Inoltre non bisogna trascurare il fattore infettivo (diarrea del viaggiatore) a cui sono maggiormente esposti gli atleti d’élite a causa delle numerose trasferte anche in paesi in cui le condizioni igieniche e le abitudini alimentari possono costituire un fattore di rischio.

ATTIVITA’ FISICA INTENSA E DURATURA CORRELATA A SINTOMATOLOGIA A CARICO DELLE ALTE VIE RESPIRATORIE (UPPER RESPIRATORY SYMPTOMS=URS)

Gli atleti che svolgono attività di endurance sono maggiormente soggetti a infezioni delle alte vie respiratorie (Upper Respiratory Tract Infections = URTI) (incidenza da 2 a 6 volte maggiore) o meglio, alla tipica sintomatologia ad esse associata (URS). Questa suscettibilità si concentra nella fase successiva a periodi di allenamento molto intensi (>5 allenamenti a settimana) o in seguito a gare particolarmente impegnative ed è denominata “open window”. Può durare dalle 3 alle 72 h ed è caratterizzata da alcune perturbazioni transitorie dell’immunità:

  • riduzione dell’attività delle cellule Natural killer (NK) (prima linea di difesa contro le infezioni virali);
  • riduzione dei livelli di IgA secretorie (prima difesa mucosale);
  • riduzione della proliferazione delle cellule T citotossiche e della produzione di anticorpi da parte delle plasmacellule (immunità adattativa).

In alcuni casi la variazione dei livelli ematici di queste cellule è legata ad una redistribuzione (es. maggiore adesione all’endotelio), che si instaura come conseguenza della variazione dei livelli di cortisolo e catecolammine indotta dall’attività sportiva. Queste alterazioni a carico del sistema immunitario non sono sempre significative e non producono necessariamente conseguenze cliniche. Ciò dipende soprattutto dalla condizione di partenza dell’atleta. In tal senso è auspicabile prevedere un intervento di immunostimolazione, anche attraverso l’utilizzo di probiotici, negli atleti cosiddetti “illness prone”. Inoltre bisogna considerare che l’origine della sintomatologia può essere infettiva ma anche semplicemente infiammatoria, essendo questi atleti sottoposti a danni meccanici agli epiteli, dovuti all’iperventilazione o alle particelle presenti nell’aria, con cui inevitabilmente entrano in contatto durante l’attività sportiva in cui sono coinvolti.

EFFETTI DELL’ASSUNZIONE DEI PROBIOTICI IN AMBITO SPORTIVO

Gli studi che hanno esaminato l’effetto dei probiotici su atleti e soggetti attivi non sono ancora sufficienti a stilare linee guida pratiche e trarre conclusioni definitive. Per impostare i protocolli da testare in ambito sportivo i ricercatori si sono basati su studi effettuati in campi affini.

Alcuni specifici ceppi probiotici sono in grado di ridurre frequenza, severità e durata della diarrea e dei disturbi gastrointestinali, grazie alla loro capacità di competere con i patogeni e di rinforzare l’adesione tra gli enterociti.

In seguito all’assunzione del L. rhamnosus (4,0 x 1010 ufc) per 12 settimane si è riscontrata una riduzione della durata dei sintomi gastrointestinali in 141 maratoneti (Kekkonen 2007); effetti positivi sulla severità dei sintomi sono invece stati dimostrati da uno studio effettuato con L.fermentum (109 ufc per 11 settimane) su 80 soggetti attivi (West 2011).

Risultati incoraggianti emergono anche da studi relativi all’uso dei probiotici per la prevenzione delle URTI negli atleti. In uno studio su 20 runner d’élite l’assunzione di L. fermentum durante i 4 mesi invernali ha portato a ridurre a più del 50% il numero di giorni con URS, con una contemporanea riduzione della severità degli episodi durante il periodo di supplementazione (Cox 2010). Gleeson e collaboratori hanno riscontrato una riduzione del 36% nel numero di soggetti con URTI in uno studio su 84 sportivi con una contemporanea riduzione del numero di episodi, in seguito all’assunzione di L. casei Shirota (1,3 x 1011ufc) per 16 settimane (Gleeson 2011). Una riduzione del 27% della frequenza di URTI è stata riportata anche in uno studio su rugbisti con contemporanea riduzione della durata dei singoli episodi in seguito all’assunzione per 4 settimane di un integratore di probiotici multispecie. In alcuni casi sono state rilevate variazioni positive dei parametri immunologici o infiammatori ma senza riscontri clinici o con risultati irrilevanti (Moreira 2007, Gleeson 2012, Clancy 206, Martarelli 2011, West 2012, Lamprecht 2012). Possiamo ipotizzare che quanto riscontrato sia un effetto atteso della variabilità dei risultati dovuta ai diversi protocolli utilizzati. Un solo studio ha riportato un effetto ergogenico dei probiotici in termini di maggiore resistenza alla fatica, che potrebbe essere in realtà il riflesso di una condizione immunitaria migliorata (Shing 2014).

Indicazioni pratiche

Attualmente le specie più studiate in campo sportivo sono L. casei, L.fermentum, L.acidophilus, L.rhamnosus, ma si dovrebbe porre maggiore attenzione anche alla scelta del ceppo per rendere maggiormente confrontabili i dati e trarre conclusioni più univoche.

I dosaggi giornalieri efficaci rientrano nel range 106– 1010ufc, la durata dell’assunzione non dovrebbe essere inferiore ai 7 giorni, con inizio fissato almeno 14 giorni prima della gara o di un periodo di allenamenti particolarmente intenso. La durata degli studi finora effettuati su atleti o soggetti attivi oscilla tuttavia tra le 4 e le 16 settimane pertanto sarebbe più appropriato programmare il trattamento con molto anticipo per sfruttarne al massimo gli effetti.

È opportuno che i probiotici vengano testati a distanza dalle competizioni per valutare le reazioni dell’atleta e che vengano conservati sempre all’interno dei loro stessi confezionamenti e mantenuti distanti da fonti di calore e umidità che potrebbero comprometterne la corretta conservazione, trattandosi di microorganismi vivi particolarmente suscettibili a deterioramento.

In sintesi:

  • Una condizione fisica ottimale è il presupposto per una performance di successo
  • I probiotici sono un valido strumento per stimolare le difese endogene degli atleti coinvolti in attività intense e di lunga durata e prevenire a disturbi gastrointestinali e delle alte vie respiratorie a cui sono soggetti
  • I probiotici sono d’aiuto per prevenire le infezioni gastrointestinali (diarrea del viaggiatore) in atleti che gareggiano o si allenano in paesi con condizioni igieniche e abitudini alimentari a rischio.
  • Non esistono ancora dei protocolli ben definiti dato l’esiguo numero di studi. Le specie più utilizzate sono L. casei, L.fermentum, L.acidophilus, L.rhamnosus, il dosaggio oscilla tra 106– 1010ufc, il periodo d’assunzione varia tra le 4 e le 16 settimane e dovrebbe iniziare almeno 7 giorni prima della gara o del periodo intenso di allenamenti.
  • È opportuno testare i probiotici in periodi distanti dalle competizioni per valutare le reazioni degli atleti e fare attenzione alle modalità di conservazione.

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