L'uomo è un super-organismo, il risultato della combinazione simbiotica del suo patrimonio genetico e del suo microbiota, un ecosistema batterico molto complesso con un elevato grado di diversità nelle specie che lo compongono e caratterizzato da funzioni metaboliche, immunologiche e fisologiche diversificate e specializzate. 

L'insieme dei microorganismi che costituiscono il microbiota intestinale, un tempo denominato flora intestinale, svolge un ruolo fondamentale nella salute umana soprattutto per lo sviluppo del sistema immunitario del neonato, agendo come barriera contro i patogeni (es. virus, batteri e funghi).

Quando l'equilibrio da loro garantito (definito eubiosi o normobiosi) viene perturbato si innesca un processo di alterazione del microbiota (definito disbiosi) che gioca un ruolo centrale nell'insorgenza e progressione di molte malattie, compresa l'obesità, gli stati allergici, le malattie infiammatorie intestinali e le alterazioni metaboliche.

Il microbiota di un bambino nel primo anno di vita è molto diverso da quello di un adulto. Questa diversità è riscontrabile sia in termini di complessità batterica, ossia numero delle diverse specie batteriche presenti, sia in termini di stabilità delle specie, ossia variabilità e risposta agli stimoli esterni, aspetto fondamentale specialmente nelle prime fasi di vita.

Anche l'ecologia microbica è fortemente dipendente dagli stimoli esterni, rappresentati prevalentemente da cibo, modalità di parto, etc., fattori che tutti insieme costituiscono l'esposoma.

Durante il periodo di allattamento e svezzamento del bambino l'ampio sistema di batteri del microbiota è soggetto a oscillazioni che danno origine a un'alta variazione nella composizione e funzione.

L'allattamento materno potenzia fortemente il numero delle cosiddette specie buone, come Lattobacilli e Bifidobatteri. Con l'introduzione di cibo solido nella dieta del bambino (svezzamento) comincia tutta una serie di attività metaboliche più complesse, che possono essere evidenziate mediante tecnologiche omiche (tecnologie di analisi che consentono la produzione di informazioni (dati), in numero molto elevato e nello stesso intervallo di tempo) quali la metabolica e la proteomica. 

Lo studio della popolazione batterica che forma il microbiota intestinale rende necessario l'utilizzo di piattaforme tecnologiche in grado di deframmentarne la complessità:

• Sequenziatori di Next Generation Sequencing (NGS), per descriverne i genomi batterici;
• Spettrometri di massa, per scoprire l'intero serbatoio di metaboliti e proteine prodotti dalla grande moltitudine di popolazioni microbiche. Si parlerà, pertanto, di microbiomi, metabolomi, metaproteomi analizzati mediante metodi sperimentali e informatici descritti come metagenomica, metabonomica-metabolomica e metaproteomica.

I dati generati, cosiddetti big data, devono poi essere integrati mediante metodi di biologia computazionale avanzata, che permette di analizzare milioni di genomi, di metaboliti e di proteine in un sistema integrato.

Questo sistema viene correlato poi con i dati clinici del paziente e si generano i profili fenomici, in cui i quadri di microbiota possono giocare un ruolo di predittori di malattia insieme a variabili genetiche, immunologiche, ambientali (Figura 1).

«Gli studi sul microbioma intestinale sono fondamentali in pediatria per evidenziare la correlazione tra profili microbici e metabolici e principali patologie correlate ad alterazioni gastrointestinali. 

Si apre così una nuova medicina dei sistemi, in grado di evidenziare il ruolo delle comunità microbiche nell'insorgenza e progressione delle patologie, aspetto fondamentale soprattutto nel periodo di crescita del bambino, quando si gettano le basi per preparare lo stato di salute durante tutte le fasi successive di vita dall'infanzia, alla vita adulta, alla senescenza».

L'Ospedale Pediatrico Bambino Gesù ha costituito un Consortium clinico-laboratoristico per studiare i profili di microbiota connessi alle condizioni fisiologiche di salute (programming e allattamento, svezzamento, introduzione cibi solidi), ma anche alle condizioni patologiche, studiando le principali patologiche pediatriche e croniche per comprendere il quadro di avanzamento delle ultime dall'età infantile all'età adulta.

Figura 1. Nella fase A il sistema di calcolo (intelligenza artificiale) viene “addestrato” con dati descrittivi sul microbiota (es. NGS, dati grezzi) e con delle informazioni che vengono dai dati del paziente, inclusi quelli della cartella clinica. In questo modo il sistema produce un profilo (modello) di microbiota intestinale a partire dai dati sperimentali. Nella fase B, quanto generato dal sistema di calcolo, viene usato, su richiesta del clinico, per predire su altri soggetti, questa volta in silico, dei nuovi profili di microbiota che possono essere associati con le loro variazioni a gruppi diversificati (a, b, c) di fenotipi di malattia.

La nutrizione è molto importante per il mantenimento del microbiota sano e per la sua corretta modulazione. Una tipologia sana di alimentazione è la dieta cosiddetta mediterranea, ricca di apporti nutritivi molto importanti che facilitano tutte quelle componenti microbiche che hanno un metabolismo altamente positivo per l'ospite (bassa somministrazione di grassi saturi, un buon apporto di carboidrati e un contenuto apporto proteico).

Alternativamente, anche quando l'alimentazione è supportata da probiotici o prebiotici, possiamo avere delle ricadute positive sul microbiota, anche in età infantile. La somministrazione dei probiotici deve essere ora considerata in una nuova veste, e, cioè, come una conseguenza del profilo del microbiota intestinale, ossia in termini di medicina personalizzata del microbiota.