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Cibo non digerito e infiammazione intestinale

by luciano

Premessa (il percorso del cibo: cenni)
Il cibo ingerito inizia il suo percorso nella bocca dove inizia la digestione degli amidi, prosegue nello stomaco dove le proteine vengono scomposte in elementi più piccoli. Passa poi, nell’intestino dove altri enzimi digestivi continuano la digestione degli amidi, delle proteine e dei grassi. Nell’intestino la digestione continua per la presenza di altri enzimi e viene assimilato (l’assimilazione avviene principalmente nell’intestino tenue) attraverso i “villi” che ricoprono le pareti dell’intestino stesso; i nutrienti che attraversano i villi entrano nel circolo sanguigno. Solo il cibo digerito può passare attraverso questa barriera intestinale. In un individuo sano, il cibo (di un pasto equilibrato, sano contenuto) non digerito attraversa il colon per poi essere espulso. La funzione del colon è quella di assorbire acqua, nutrienti e di fermentare il cibo non digerito, convertendolo infine nelle feci per l’eliminazione.

In evidenza

Cibo indigerito:

Essendo di origine diversa dalla nostra, cellule, polisaccaridi e proteine del cibo non possono essere utilizzati così come sono. Devono essere degradati in molecole semplici dall’apparato digerente nel tratto gastrointestinale e poi assorbiti dalle pareti dell’intestino attraverso i “villi” intestinali per entrare, poi, nel flusso sanguigno.

Microbiota intestinale:
Il microbiota rappresenta l’insieme di tutti i singoli microrganismi -dai batteri, ai funghi, ai protozoi fino ai virus- che convivono con il nostro organismo senza danneggiarlo. Nel nostro corpo, il microbiota si trova non solo nell’intestino, ma anche sulla pelle, sui capelli, nella cavità orale, nei polmoni, negli organi genitali (vagina), nelle narici, nella cavità oculare e nel canale uditivo.
Il microbiota intestinale dipende da noi per il suo sostentamento; infatti, il cibo che scegliamo di mangiare determina la composizione del microbiota intestinale, nutrendo una o l’altra popolazione microbica e favorendone così la crescita [21–24].
In condizioni di salute, le diverse popolazioni microbiche vivono in un rapporto armonico e mutualistico con se stesse e con l’ospite. In questa condizione, chiamata “eubiosi”, l’ecosistema intestinale è ben bilanciato. Lo stato eubiotico è caratterizzato da un’elevata diversità microbica, con una marcata prevalenza di microbi potenzialmente benefici per l’organismo, in quanto influenzano praticamente tutte le funzioni intestinali: digestione e produzione di energia, immunità mucosale, integrità della barriera intestinale, protezione dai patogeni, produzione di vitamine e altri metaboliti utili, come gli acidi grassi a catena corta (SCFA). Inoltre, nello stato eubiotico la composizione del microbiota intestinale è benefica per la funzionalità di tutti gli organi dell’ospite, incluso il cervello.
L’alterazione delle diverse popolazioni microbiche dovuta ad esempio ad una dieta ipercalorica, prevalentemente carnivora, ricca di acidi grassi saturi e carboidrati raffinati, e spesso associata ad alimenti trasformati industrialmente altera l’ecosistema intestinale a favore di batteri nocivi: questo stato è chiamato disbiosi. La disbiosi, se persiste è la premessa per l’infiammazione intestinale. L’alterazione del microbiota è causata inoltre da droghe, alcol, farmaci, stress.

Infiammazione intestinale
L’infiammazione è un processo di difesa innato [2,3]. Si verifica in risposta alla presenza di materiale estraneo o come conseguenza di danni tissutali causati da agenti fisici, chimici o biologici, o da anomalie come l’incapacità di eliminare le scorie o di digerire i nutrienti. Se la causa dell’infiammazione persiste, anche l’infiammazione persiste, solitamente con bassa intensità, e viene chiamata infiammazione cronica di basso grado. E’ causata anche, come evidenziato nel precedente paragrafo, dalla disbiosi intestinale.

Barriera intestinale
La barriera fisica intestinale è costituita da uno strato (intestino tenue) o da due strati (intestino crasso) di muco, un singolo strato di cellule epiteliali e l’endotelio vascolare. Le cellule epiteliali rappresentano la vera barriera insormontabile a tutte quelle molecole dannose per l’organismo (virus, batteri patogeni, parassiti, tossine, antigeni alimentari e cibo indigerito). Ciò è reso possibile dal fatto le cellule epiteliali sono strettamente associate tra loro formando delle giunzioni strette (tight junctions). La barriera epiteliale intestinale non è una struttura statica ma dinamica, poiché le sue giunzioni strette possono essere aperte e chiuse in risposta a stimoli esterni ed interni.
In conclusione, la barriera intestinale deve essere impermeabile principalmente alle molecole alimentari non completamente digerite. La rottura della barriera consente sia alle molecole alimentari non digerite sia alle cellule microbiche di fuoriuscire dall’intestino e entrare nel flusso sanguigno). Tutte queste condizioni possono innescare una risposta infiammatoria.
E’ importante evitare o limitare alimenti e farmaci che possono allentare l’integrità della barriera intestinale, comprese situazioni di stress persistenti, e preferire i fattori dietetici che possono rafforzare l’integrità della barriera intestinale.
Importante: gli alimenti trasformati sono pro-infiammatori perché possono contenere diversi additivi chimici: aromi artificiali, coloranti, conservanti, emulsionanti, antibiotici e in più metalli pesanti, pesticidi e erbicidi che hanno effetti deleteri sul microbiota intestinale e sui livelli della vitamina D.
Vitamina A + Vitamina D
Le vitamine A e D sono efficaci contro l’infiammazione cronica e favoriscono la stabilità della barriera intestinale. La loro azione sul microbiota non è diretta poiché i loro recettori nucleari sono espressi solo dall’ospite, non dal microbiota. La carenza di vitamina D porta alla rottura della barriera intestinale, alla disbiosi intestinale e all’infiammazione intestinale [80].

Barriera intestinale e glutine
Il glutine allenta le giunzioni strette della barriera intestinale e la rende più permeabile. È ormai chiaro che la risposta degli anticorpi osservata da Reichelt e Jensen [34] era dovuta al fatto che le proteine della gliadina attraversavano la barriera intatte o solo parzialmente digerite. L’aumentata permeabilità della barriera intestinale causata dal glutine è particolarmente evidente negli individui con sensibilità al glutine non celiaci [36].

Barrierra emato encefalica (cervello)
E’ la barriera che racchiude il cervello e impedisce ad agenti dannosi eventualmente presenti nel flusso sanguigno di entrare.
Il microbiota intestinale e le molecole di cibo non digerito cooperano nell’attacco alla barriera emato-encefalica. A prima vista, può sembrare strano che una condizione disbiotica intestinale possa portare al danno della barriera emato-encefalica (BEE). Tuttavia, nel corso di una disbiosi intestinale protratta, il normale dialogo tra intestino e CNS [86–88] viene in qualche modo interrotto dalle molecole che fuoriescono dal lume intestinale e si riversano nel flusso sanguigno, innescando un’infiammazione sistemica cronica. La formazione di anticorpi contro le molecole di cibo non digerito, che assomigliano ad alcune proteine cerebrali, può indirizzare i processi pro-infiammatori verso la BEE e causarne la rottura. Infatti, ciò che è stato in grado di rendere la barriera intestinale più permeabile può avere lo stesso effetto anche sulla BEE. L’ingesso di molecole dannose nel cervello aggravano le malattie neuro-degenerative.

Note
1 – Le note riassuntive derivano dalla traduzione di alcuni passaggi della ricerca:
Indigestione Food and Gut Microbiota May Cooperate in the Pathogenesis of Neuroinflammatory Diseases: A Matter of Barriers and a Proposal on the Origin of Organ Specificity. Paolo riccio e Rocco Rossano.
Department of Sciences, University of Basilicata, 85100 Potenza, Italy; paoloxriccio@gmail.com Correspondence: rocco.rossano@unibas.it. Received: 1 October 2019; Accepted: 8 November 2019; Published: 9 November 2019. Nutrients 2019, 11, 2714; doi:10.3390/nu11112714.

2 – La numerazione dei capitoli fa riferimento agli analoghi capitoli della ricerca di cui al punto 1.
La numerazione di ogni capitolo è analoga a quella della ricerca di cui al punto 1

3 – I numeri in parentesi quadra si riferiscono alle referenze citate nella ricerca di cui al punto 1.

Acronimi
central nervous system: CNS
chronic systemic inflammation: CSI
barriera emato-encefalica: BEE

Cibo non digerito e il microbiota intestinale

by luciano

Il cibo non digerito e il microbiota intestinale possono collaborare nella patogenesi delle malattie neuroinfiammatorie: una questione di barriere e una proposta sull’origine della specificità d’organo
Premessa
La digeribilità dei prodotti realizzati con farina di grano è andata mano mano diminuendo in relazione alla sempre più diffusa necessità di grani che diano un impasto adatto ai processi industriali. La digeribilità del cibo e, dunque in particolare dei grani è rilevante in quanto in molte persone concorre in modo spesso significativo ad aumentare l’infiammazione intestinale. Lo studio proposto affronta questa importante tematica.

Undigested Food and Gut Microbiota May Cooperate in the Pathogenesis of Neuroinflammatory Diseases: A Matter of Barriers and a Proposal on the Origin of Organ Specificity . Paolo Riccio, Rocco Rossano Nutrients. 2019 Nov 9;11(11):2714. doi: 10.3390/nu11112714.
Abstract: As food is an active subject and may have anti-inflammatory or pro-inflammatory effects, dietary habits may modulate the low-grade neuroinflammation associated with chronic neurodegenerative diseases. Food is living matter different from us, but made of our own nature. Therefore, it is at the same time foreign to us (non-self), if not yet digested, and like us (self), after its complete digestion. To avoid the efflux of undigested food from the lumen, the intestinal barrier must remain intact. What and how much we eat shape the composition of gut microbiota. Gut dysbiosis, as a consequence of Western diets, leads to intestinal inflammation and a leaky intestinal barrier. The efflux of undigested food, microbes, endotoxins, as well as immune-competent cells and molecules, causes chronic systemic inflammation. Opening of the blood-brain barrier may trigger microglia and astrocytes and set up neuroinflammation. We suggest that what determines the organ specificity of the autoimmune-inflammatory process may depend on food antigens resembling proteins of the organ being attacked. This applies to the brain and neuroinflammatory diseases, as to other organs and other diseases, including cancer. Understanding the cooperation between microbiota and undigested food in inflammatory diseases may clarify organ specificity, allow the setting up of adequate experimental models of disease and develop targeted dietary interventios.
Keywords: Alzheimer’s disease; Parkinson’s disease; amyotrophic lateral sclerosis; autism spectrum disorders; blood-brain barrier; diet; gut microbiota; inflammation; intestinal barrier; multiple sclerosis (traduzione abstract in fondo articolo)

In evidenza questo passaggio:
omissis. 7. What Food Is and Why It must be Digested Food is what we eat: everything that has to do with the matter of life, not inorganic matter.  We do do not eat sand, mud, paper or plastic, but everything we recognize to be safe and in its essence   similar to us, i.e., that which is made like us and that we know how to “treat”, metabolize and  and transform in order to obtain energy or to replace our altered constituents over time. Therefore, our food is made up food is made up exclusively of living matter (which has often been inactivated).   However, when we consume it, food is completely different from us (non-self) and we cannot use use any of it as it is.  Altogether, dietary macromolecules are so different from us that we must provide for for their elimination as soon as they occur outside the gastrointestinal system. Although the biological cells and the macromolecular structures present in our menus  (proteins, membranes, polysaccharides) are different from ours, their basic constituents [the bioelements (C,N,O,H), and simple molecules such as fatty acids, monosaccharides, aminoacids] are the same as  those we use (Figure 5). Ultimately, living matter is at the same time both foreign to us (non-self) and those we use (Figure 5) and congenial to us (self). As they are different in origin from ours, tissues, cells and proteins from food cannot be used as they are. They must be degraded to simple molecules by the digestive system in the gastro-intestinal tract (the reaction vessel) and then absorbed. This is why food must be digested before being absorbed: it is non-self before digestion and becomes self when digestion is complete. Only the completely digested molecules are congenial to us, are recognized as self and can enter our metabolism after their absorption.  In conclusion the task of In digestion  is to make  food like us, while absorption is required to make absorption simple molecules  available to our metabolism. In just over a day (35–40h) our food becomes part of us (Figuren 6).

Figure 1. Chronic neurodegenerative diseases have a chronic inflammatory basis in common.

Figure 2 Dietary habits affect both our metabolism and the composition of our gut microbiota.

Figure 3 Pro-inflammatory dietary factors.

Figure 4 Anti-inflammatory dietary factors. The intrinsic factors are those playing a role in our metabolism. They include: omega-3 poly-unsaturated long-chain fatty acids (n-3 PUFAs), present in fish oil; vitamins A and D, B12, PP, E and C; oligoelements such as magnesium, zinc and selenium; thiolic acids such as alfa-lipoic acid (ALA), N-acetyl cysteine and glutathione. The extrinsic factors are the polyphenols, the phytochemicals present in vegetables: they have anti-inflammatory properties and upregulate the catabolism, but are recognized by our metabolism as “foreign” molecules. However, as shown below, they represent a food source for the gut microbiota. Prebiotics and probiotics are cited here for their anti-inflammatory action, but their effects are exerted mainly through the gut microbiota.

Figure 5 The basic constituents of living matter. The world we know is made up of 92 chemical elements, 81 of which are stable. Living matter uses only about 26–30 of these elements, but 99% of it consists of only four “bioelements”: carbon (C); nitrogen (N); oxygen (O); and hydrogen (H). The bioelements are able to form 4-3-2-1 bonds, respectively, and have a high tendency to get together and form complex molecules such as proteins and nucleic acids, which are different for every species. This means that at the basic level all living organisms are equal to each other, while in their complex forms they are different.

Figure 6 Schematic representation of the metabolic processes, from digestion of the simplest molecules, common to all living organisms and to their fruition.

Figure 7 Effects of dietary factors and stressors on the integrity of the intestinal barrier.

Figure 8 From Westernized dietary habits to neuroinflammation and neurodegenerative diseases: a schematic representation.

Abstract: traduzione

Poiché il cibo è un soggetto attivo e può avere effetti antinfiammatori o pro-infiammatori, le abitudini alimentari possono modulare la neuroinfiammazione di basso grado associata a malattie neurodegenerative croniche. Il cibo è materia vivente diversa da noi, ma fatta della nostra stessa natura. Pertanto, è al tempo stesso estraneo a noi (non self=estraneo) se non ancora digerito e come noi (self=se stesso) dopo la sua completa digestione. Per evitare l’efflusso di cibo non digerito dal lume (stomaco/intestino), la barriera intestinale deve rimanere intatta. Cosa e quanto mangiamo modella la composizione del microbiota intestinale. La disbiosi intestinale, come conseguenza delle diete occidentali, porta a un’infiammazione intestinale e una barriera intestinale cheperde la sua integrità. L’efflusso di cibo non digerito, microbi, endotossine, nonché cellule e molecole immunocompetenti provoca un’infiammazione sistemica cronica. L’apertura della barriera ematoencefalica può innescare microglia e astrociti e impostare neuroinfiammazione. Suggeriamo che ciò che determina la specificità d’organo del processo autoimmune-infiammatorio può dipendere da antigeni alimentari simili alle proteine dell’organo che viene attaccato. Questo vale per il cervello e le malattie neuroinfiammatorie, come per altri organi e altre malattie, compreso il cancro. Comprendere la cooperazione tra microbiota e cibo non digerito nelle malattie infiammatorie può chiarire la specificità dell’organo, consentire la creazione di adeguati modelli sperimentali di malattia e sviluppare interventi dietetici mirati.

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