PANCIA GONFIA IMPORTANZA DELLA FLORA BATTERICA INTESTINALE dalle

«PANCIA GONFIA» IMPORTANZA DELLA FLORA BATTERICA INTESTINALE: dalle alterazioni patologiche al trattamento Dr Lombardo Lucio Gastroenterologia Torino Poggibongi 6 giugno 2015

Tratterò i seguenti argomenti • Fisiologia del microbiota • Patologia del microbiota • Terapia: antibiotico topico o probiotici?

Un po’ di storia. . 1668. Anton van Leeuwenhock 1845. Metnickoff 1854. L. Pasteur 1882. R. Koch 1929. A. Fleming…. 2013: MICROBIOTA INTESTINALE: IL 4° ORGANO DELL’APPARATO DIGERENTE

Flora Batterica Intestinale 0 /ml 102/ml 10 2/ml G ram + p. H 1 -3 1012/ml 10 12/ml p. H 6, 5 7, 5 Strepto. Stafilo. Lactob. H. pylori E. Coli Aerobi 1015/ml Bacterioides Bifidobatteri Clostridi Anaerobi facoltativi Anaerobi G ram - p. H 6 -7

I NUMERI DEL GUT MICROBIOTA 200 m 2 : la superficie dell’apparato GI 1 Kg : peso della massa microbica 1014 : microorganismi : x 10 volte il N Cel Eucariote >3. 000: geni microbici 1. 000: specie batteriche (11/55 Div Batter) 70 -90%: non rilevabile dalle tecn colturali attuali (anaerobi estremofili) 4: phila microbici maggiori (Firmicutes, Bacteroides, Proteobacteria, Actinob)

Microbiota intestinale umano normale Diversificazione spaziale e temporale nella concentrazione e composizione batterica nel tratto gastroenterico umano in senso oro-aborale Finta nota bibliografica

Gruppi maggiori CFB Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides Firmicutes (Clostridium coccoides, leptum)

Gruppi minori Bifidobacteria (adolescentis, catenulatum, longum) Lattobacilli (Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus, Leuconostoc)

Flora Batterica Intestinale Predominante Logaritmi delle concentrazioni stomaco digiuno ileo colon totale 0 -3 0 -5 3 -9 10 -12 bifidobatteri lattobacilli 0 0 -3 0 -4 0 -3 3 -9 2 -5 8 -11 4 -9 0 0 -3 0 2 -6 3 -7 9 -12 10 -12 bacteroides eubacterium peptostreptococcus modificato da Salminen in Traveler’s Diarrhea, Chemotherapy, 1995

Specie Predominanti - crescita logaritmica e stazionaria Dopo poco tempo dalla nascita la flora intestinale predominante raggiunge uno stato di equilibrio in fase di crescita stazionaria. La fase logaritmica si ha solo quando il ceppo inizia a impiantarsi-

Specie Predominanti - effetto barriera Quando si raggiunge tale stabilità, i batteri che entrano dal tratto digestivo non sono in grado di colonizzare l’intestino a causa dell’antagonismo batterico esercitato dalla flora predominante (Effetto di barriera). Conseguentemente i batteri che non appartengono all’organismo batterico come i patogeni e anche i probiotici costituiscono una flora di transito. Tuttavia i batteri in transito nel tratto gastro intestinale possono esercitare una funzione per l’ospite.

Specie Subdominanti Alla flora subdominante appartengono principalmente : 1) gli enterobatteri e gli streptococchi anaerobi facoltativi, ceppi “pionieri” di ogni neonato 2) Alcune specie di Clostridi e vari generi di batteri anaerobi facoltativi come Stafilococchi, Micrococchi, Bacilli, Corynebatteri (flora subdominante)

Bifobacterium longum

Sopravvivenza dei Bifidobatteri dopo incubazione a differenti valori di p. H 3 Log 10 batteri/g p. H 2 p. H 1 Pochart, Am J Clin Nutr 1992 Tempo (minuti)

Quantità di Bifidobatteri ingeriti e ritrovati nell’ileo terminale nelle 8 ore successive alla somministrazione orale Ingeriti B. Bifidum 9, 2 ± 0, 2 Ritrovati p 8, 8 ± 0, 1 0, 023 log CFU/h modificata da Marteau, Gastroenterol Clin Biol 1992 Tempo (ore)

Modulazione della Composizione Microbica I Bifidobatteri influenzano la composizione microbica locale: 1 - Produzione di sostanze nutrienti utili attraverso la digestione dei polisaccaridi di derivazione vegetale, non digeribili dall’ospite umano. 2 - Produzione di sostanze antimicrobiche conseguente inibizione dei batteri dannosi (Clostridi ed Escherichia coli) 3 - Modulazione della produzione locale di citochine.

BF : Regolazione delle Funzioni Immunitarie - produzione locale di Ig. A -induzione attività immunitaria cellulo-mediata - induzione attività battericida e fagocitaria dei Granulociti Neutrofili - aumento attività dei linfociti natural killer e linfociti T helper 1 - aumento produzione locale di IFN-γ e fondamentali per rafforzare le difese immunitarie nell’ospite, proteggendolo dallo sviluppo di infezioni. Il Bifidobacterium longum stimola alcune sottoclassi di linfociti intraepiteliali, fondamentali per la protezione dalle risposte immunitarie inappropriate.

BF: Funzioni Metaboliche riducono la quota di colesterolo LDL circolante attraverso: - inibizione della sintesi - promozione dell’eliminazione attraverso le feci -interferendo con il ricircolo entero-epatico degli acidi biliari. modulano l’attività di alcuni enzimi intestinali: - stimolano l’attività della β-galattosidasi intestinale, promuovendo così la digestione del lattosio. - inibiscono l’attività di alcuni enzimi intestinali potenzialmente dannosi (ad es. la triptofanasi, l’ureasi, la β-glucuronidasi), svolgendo pertanto un potenziale ruolo protettivo nei confronti dello sviluppo del carcinoma colorettale.

BF: Funzioni Metaboliche fermentano i polisaccaridi non digeribili, glicosfingolipidi, mucina ed oligosaccaridi del latte, in - acidi grassi a catena corta SCFAs: acido butirrico, acido propionico, acido acetico Gli SCFAs sono utilizzati come substrati energetici dall’organismo e dall’epitelio intestinale.

BF: Modulazione della Motilità stimolano le contrazioni intestinali di elevata ampiezza contribuendo alla motilità intestinale propulsiva.

METABOLIC SCFA Vitamin (K, B 1, 6, 12, f. acid) TROPHIC Epithelial cell proliferation Immune stimulation GUT MOTOR FUNCTION “Germ free” Conventional 1012 No. ~10 times > somatic cells PROTECTIVE Against pathogens Bacterial growth HPA-AXIS Homeostasis FAT STORAGE Backhed et al. , Science 2005; 307: 1915 -20

Effetti del microbiota nell’uomo Patologici Fisiologici • Normale sviluppo GI • Adattamento immunologico • Protezione da patogeni • Digestione polisaccaridi • … • • Alterate funzioni digestive SIBO IBS IBD Intolleranza al lattosio Celiachia CCR Colite da antibiotici • • • Enterite necrotizzante Steatosi epatica Obesità Abnorme percezioni dolorose Turbe psicologiche …

Patologici Fisiologici • • Normale sviluppo GI Adattamento immunologico Protezione da patogeni Digestione polisaccaridi Assorbimento lipidico Metabolismo di carcinogeni … • • IBS STIPSI DIVERTICOLOSI Intolleranza al lattosio IBD SIBO Celiachia • CCR • Colite da antibiotici • • • Enterite necrotizzante Steatosi epatica Obesità • …

MICROBIOTA NELL’IBS Am J Gastroenterol 2015, 110: 278 RIDUZIONE DI: AUMENTO DI: Bifidobatteri Lattobacilli Enterobacteriacea e Veilonella Streptococcus Faecalibacterium Firmicutes (Clostridium +Ruminococcace ae)

Evidenze ruolo causale Microbiota nell’IBS Esperimenti Faecal transplantation Aumento delle serino-proteasi intestinali (collegate ai sintomi IBS) prodotte da Firmicutes e ridotte da trattamento con Bifidobatteri Am J Gastroenterol 2015, 110: 278

IBS Dopo trattamento con probiotici (BF): riequilibrio quali- e quanti-tativo della flora intestinale. riduzione significativa sintomi addominali.

Rifaximina modula il microbiota colonico. . Maccaferri S et al. J Antimicrob Chemiother 2010; 65: 2556 -65

Stipsi funzionale Razionale: I BF inducono incremento dell’attività motoria (MMC) Risultati : il BF longum BB 536 aumenta I movimenti intestinali nei paz con stipsi e riduce i movimenti nei paz con diarrea (effetto modulante) World Journal Gastroenterol 2013, 19: 2162

Stipsi Funzionale regolarizzazione dell’alvo è attribuita alla produzione locale di SCFAs , alla produzione di polisaccaridi (lassativi) ed alla stimolazione dell’attività peristaltica.

Aliment Pharmacol Ther 2011; 33: 902– 910

NNT è una espressione del numero di pazienti che il clinico ha bisogno di trattare per prevenire 1 ulteriore esito avverso o per conseguire 1 beneficio aggiuntivo

Intolleranza al Lattosio Razionale: il BF produce Beta. Galattosidasi ( che digerisce il Lattosio scindendolo in Gal e Glu) Risultati: il BF Longum migliora il malassorbimen to (HBT) e riduce I sintomi nei paz con I. L.

IBD Razionale: - Riduzione dei BF nelle MICI rispetto ai C sani -Riduzione del F. Prausnitzi -Riduzione dei Firmicutes (riduz. SCFA) -Aumento dei Proteobacteria -Aumento dei B. solfato produttori - I BF migliorano la funzione “barriera intestinale” Risultati: il BF longum migliora la sintomatologia e la Qo. L nei paz con MICI (misurata con Inflammatory Bowel Disease Questionnaire)

Malattie Infiammatorie Croniche Intestinali (MICI) settimane

SIBO: MOLTEPLICITA’ DI CAUSE

Condizioni favorenti la SIBO Anatomiche Gastroresezioni Diverticoli intestinali Aderenze/volvoli Funzionali Ipomotilità Intestinale Atrofia gastrica/GCA Inibizione secrez. gastrica farmacologica Celiachia Intolleranza al lattosio

PPI-RELATED SIBO: CLINICAL SIGNIFICANCE AND RISK FACTORS Chicago AGA 2009 Lucio LOMBARDO Monica FOTI, Olga RUGGIA Dept. Gastroenterology Mauriziano Hospital, Turin Italy

PPI-RELATED SIBO SUPPRESSION OF GASTRIC ACID OVERGROWTH OF BACTERIA IN THE STOMACH & INTESTINE Lombardo Lucio H Mauriziano U. I. Torino Italy

200 pazienti in trattamento con IPP per MRGE o Eso 35%, Lan 30%, Ome 15%, Rabe 10%, Panto 10% o Durata trattamento con IPP: mediana di 36 mesi (range: 2 mesi - 7 anni al dosaggio standard) o 68% Hpo Età, media±SD: 39± 18; M/F: 120/80 200 IBS (criteri Roma III) o Sottotipo: diarrea 40%, stipsi 40%, mista 20% o Età, media±SD: 37± 19, M/F: 102/98 50 controlli sani o Età, media±SD: 35± 16, M/F: 29/21

G-HBT Positivity : SIBO PPI vs IBS : p< 0. 001 OR 3. 14 PPI vs HC: p <0. 001 OR 16. 0

Prevalence of SIBO / Duration PPI Tx 2 -12 Mo vs >13 Mo : p < 0. 001, OR: 11

SIBO eradication rate following Rifaximin 1200 mg/day for 14 days P : NS

PPI & SIBO: Facts and Myths Wuhan. China J-A 2013 Lucio LOMBARDO Gastroenterology Turin Italy

Follow-up Study (1 yr) 125 patients eradicated from SIBO 87 from PPI Cohort 4 drop-out > 45 from IBS Cohort 83 3 drop-outs > 45 PPI+ 38 PPI- PPI+ - SIBO-Free 5/45 37/38 10% P<. 0001 92% 14 PPI+ 42 28 PPI- 14 PPI+ SIBO-Free 5/14 26/28 (36%) (96%) P 36% P<. 0001 96%

REERADICATION Successful of SIBO WITH RIFAXIMIN 1200 mg/day for 2 W GHBT 47/52 = 90%= = 90%

Take-home messages Alterazioni del Microbioma Organiche Gastroresezioni Diverticolosi Aderenze/volvoli Atrofia gastrica Cirrosi epatica Celiachia Intolleranza al Lattos IBD… Funzionali IBS- D Stipsi cronica Inibizione secrez. gastrica farmacologica SIBO …. .

Grazie per l’attenzione Lucio Lombardo Gastroenterologo in Torino