IL MICROBIOTA INTESTINALE

NELLA CHIRURGIA BARIATRICA

U.C.O. Chirurgia Generale – Trieste

Dott.ssa Martina Guerra

Microbiota intestinale

Fino a 100 trilioni di cellule (1013-1014)

Soprattutto Gram + e anaerobi

Composizione unica per ciascun

individuo e variabile tra individui

Stabile dopo il primo anno di età

Microbiota intestinaleFirmicutes (Gram +), Bacteroidetes (Gram -)

e Actinobacteria (Gram +) rappresentano più

del 90% dei batteri intestinali

Nel paziente

normopeso c’è

prevalenza dei

Bacteroidetes sui

Firmicutes

‘ Virtual organ within an organ ’ Modulazione dell’omeostasi energetica

Estrazione dell’energia dalla DIETA, regolazione della lipogenesi

ed ossidazione e trasporto degli ac. grassi a catena corta (SCFA)

Modulazione dell’integrità della barriera intestinale

Dilatazione delle tight junctions dell’epitelio intestinale,

modulano la motilità intestinale

Regolazione della secrezione degli ormoni intestinali

Regolano l’accumulo di ac. grassi nel muscolo e nel tessuto

adiposo e la secrezione di PYY e GLP1

Modulazione dello stato infiammatorio

I lipopolissaccaridi (LPS) della membrana cellulare dei batteri

riducono la sensibilità all’insulina

DIETA VEGETARIANA

(cereali, legumi frutta e verdura)

Firmicutes

Bacteroidetes

Adeguamento funzionale del microbiota per la digestione di

cibo drasticamente diversoHildebrandt et a. 2009

DIETA CALORICA

(carne, uova e formaggi)

Δt

Ruolo della dieta

Bacterioidetes

Firmicutes

Ruolo centrale del microbiota

nel deposito di grasso/OBESITA’

DIETA

IPERCALORICA

Convenzionali

Germ free

Backhed et al. 2007

DIETA

NORMOCALORICA

Convenzionali

Convenzionali

TRAPIANTO DI FECI di topi indotti obesi

Cross talk microbiota/OBESITA’

Microbiota e obesitàObesi (animali e umani) hanno una prevalenza di

Firmicutes (G +) e una riduzione di Bacteroidetes (G -) e in

generale una minore biodiversità rispetto ai soggetti magri

Microbiota e

Chirurgia BariatricaLa chirurgia bariatrica migliora l’assetto

ponderale,ormonale, metabolico e

infiammatorio.

Dopo chirurgia si riduce

Firmicutes/Bacteroides ratio (come i

soggetti non obesi)

Microbiota e Chirurgia Bariatrica

Germ free Germ free

Trapianto di feci

di topi sottoposti

a bypass gastrico

Trapianto di feci di

topi obesi

43% in meno di

grasso

accumulato

Aumento del grasso

accumulato

Vs

Lo StudioSCOPO DELLO STUDIO

1) Confrontare la diversità del microbiota intestinale nei

pazienti obesi (T0) rispetto a quello dei pazienti-controllo

normopeso (C)

2) Analizzare il microbiota dopo intervento chirurgico a T3

3) Confrontare:

• T0 vs C

• T0 vs T3

• T3 vs C

4) Analizzare i risultati ponderali (BMI e %EWL)

Materiali e Metodi

Criteri di inclusione:

- popolazione obesa: linee guida internazionali della Chirurgia

Bariatrica

- popolazione normopeso: BMI<30 Kg/m2, età 18-65aa

Criteri di esclusione:

- per entrambe le popolazioni: presenza di MICI, antibioticoterapia in

atto o pregressa (entro 1 mese dall’arruolamento), pregressi interventi

di resezione intestinale

1) Raccolta del campione di feci ed invio in ghiaccio al Laboratorio di

Microbiologia Avanzata c/o Burlo e del questionario alimentare

2) Interventi Bariatrici: Bypass Gastrico e Sleeve Gastrectomy

3) Analisi Microbiologica ed analisi dei risultati

Microbiota e Chirurgia Bariatrica

Acidi biliari

•Modificazione

della

composizione

degli ac. biliari

primari e

secondari

Sleeve

Gastrectomy

Alimenti

•Transito

accelerato di cibo

indigerito

•Modificazione

dietetica

Risultati

• Periodo di studio: marzo 2016-settembre 2016

• Pazienti arruolati: 12

- 6 obesi e 6 normopeso

• Caratteristiche della popolazione obesa:

- Età media: 42.17

- Genere: M:2, F:4

- BMI medio: 42.34 Kg/m2

- Comorbidità: gonartrosi, prediabete, iperinsulinismo

ipertensione e OSAS

• Interventi chirurgici: 6

- 3 Bypass Gastrico e 3 Sleeve Gastrectomy

Risultati Ponderali

18,5 - 24,9

normopeso

> 40

obesità morbigena

35 - 39,9

obesità grave

30- 34,9

obesità moderata

25 - 29,9

sovrappeso

Il BMI medio a tre mesi

dall'intervento è passato da

42,34 Kg/m2 a 34,43 Kg/m2.

La media dell'eccesso di peso

perso è stata del 45,86%.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Firmicutes

Bacteroidetes

32%

74%

8%

86%

ob nw

Risultati microbiota

Obesi pre-intervento (T0) vs Controlli magri

Alcuni studi hanno mostrato che la degradazione metabolica di una

determinata sorgente di energia è maggiore con Firmicutes che con

Bacteroidetes, con conseguente maggiore assorbimento di calorie e quindi

maggior guadagno di peso

OB

NW

Risultati microbiota

Obesi (T0) vs Obesi operati (T3) vs Controlli magri

Nei pazienti obesi a 3 mesi dall'intervento chirurgico il rapporto

Firmicutes/Bacteroidetes tende a diminuire, avvicinandosi al rapporto medio

presente nei soggetti normopeso

OB

NW

PS

Fei and Zhao, 2013

jProteobacteria

Phyla Proteobacteria a T0

Il potenziale obesogenico di questa Phyla è stato identificato

in uno studio in topi germfree

OB

NW

Furet et al., 2010; Graessler et al., 2013; Zhang et al., 2009 ; Liou et al., 2013

j

I nostri risultati sono in accordo

con dati in letteratura che

mostrano un'espansione dei

Proteobacteria poco dopo BPG,

sia negli esseri umani che in

topi

Il GIT di pazienti che

subiscono BPG può essere

esposto ad una condizione

aerobia transitoria che

potrebbe favorire l’espansione

di Proteobacteria.

Phyla Proteobacteria a T3

SVG

GBP

OB

PS

j

α-diversitàL'alfa-diversità, descrive il numero di specie ed il grado di ripartizione delle

abbondanze tra le singole specie di una comunità

Nei soggetti obesi, rispetto a quelli normopeso,

c’è una disbiosi, ovvero un' alterazione

della composizione del microbiota in termini

sia di qualità di batteri presenti sia di variabilità

di specie.

La disbiosi presenta:

- ridotto numero di batteri che producono SCFA e butirrato

Questa condizione è negativa in quanto gli SCFA rafforzano la barriera intestinale e il

sistema immunitario nella difesa dagli agenti patogeni.

- aumento di micro-organismi dannosi

Batteri che producono lipopolisaccaride (LPS), un’endotossina che può causare

infiammazione Okeke et al., 2014

j

α-diversità

Risultati

Questionario Alimentare

Proteine

Frutta

Verdura

Grassi saturi

Bevande

zuccherate

Popolazione di controllo Obesi T0

Proteine

Frutta

Verdura

Grassi saturi

Bevande

zuccherate

Obesi operati T3

Grassi saturi

Bevande

zuccherate

Proteine

Frutta

Verdura

L’apporto di carboidrati è risultato costante

Conclusioni

Il nostro studio ha mostrato che:

• Il microbiota intestinale del paziente obeso

presenta un aumento del rapporto

Firmicutes/Bacteroidetes

• Il by-pass gastrico e la sleeve gastrectomy:

• riduzione del peso

• migliorare se non addirittura risolvere le

comorbidità

• favorire il cambiamento del microbiota

intestinale già dopo 3 mesi• La precocità del cambiamento del microbiota

post-intervento è un dato nuovo, con ancora

scarso riscontro in letteratura.

Conclusioni

La combinazione di chirurgia bariatrica e

l’aderenza al protocollo dietetico

rappresenta un binomio notevolmente

efficace per consentire già a 3 mesi

dall'intervento il cambiamento del

microbiota intestinale alterato e per

ottenere una perdita di peso corporeo

rilevante.

Limiti dello studio

1. Piccole dimensioni del campione

2. Comorbidità differenti

3. I questionari hanno un elevato fattore

di soggettività

Nuove prospettive

Conoscere la composizione del microbiota pre-chirurgico

potrà predire se un obeso avrà una significativa perdita

ponderale e se la manterrà nel tempo?

Identificare i batteri che influenzano positivamente la

perdita di peso come terapia per la recidiva ponderale

post-chirurgica

Sviluppo di nuovi target e di strategie integrate per

modulare il microbiota al fine di migliorare o anche

risolvere l’obesità, il diabete e la sindrome metabolica