PROBIOTICI ED ANTIBIOTICI Dott.ssa Daniela Knafelz U.O.C. Epatogastroenterologia

MICROBIOTA Con il temine microbiota ci si riferisce a una popolazione numerosa e diversificata di batteri che risiedono in quelle parti del corpo che sono esposte all’esterno. La più alta concentrazione di questi organismi si trova nel tratto gastrointestinale Specie specifico

Più di 800 specie batteriche 1x1011 batteri per grammo di feci IL MICROBIOTA INTESTINALE Il microbiota intestinale è un sistema complesso e altamente concentrato Più di 800 specie batteriche 1x1011 batteri per grammo di feci 1-2 kg del peso totale dell’organismo Concentrazione e variabilità a secondo del tratto intestinale Sheil et al J. Nutr. 137:819S-824S, March 2007 3

IL MICROBIOTA INTESTINALE NEL NEONATO L’INTESTINO E’ STERILE E VIENE COLONIZZATO AL MOMENTO DELLA NASCITA E NEI PRIMI GIORNI DI VITA LA MICROFLORA SI SVILUPPA RAPIDAMENTE E LA COMPOSIZIONE DERIVA ESSENZIALMENTE DA: FATTORI GENETICI TIPO DI PARTO (NATURALE O CESAREO) COMPOSIZIONE DELLA MICROFLORA MATERNA TIPO DI ALLATTAMENTO ENTRO I PRIMI 12 MESI DI VITA, LA MICROFLORA DEL BAMBINO E’ SIMILE A QUELLA DELL’ADULTO Young 2003 4

FUNZIONI PRINCIPALI DEL MICROBIOTA INTESTINALE IL MICROBIOTA INTESTINALE FUNZIONI PRINCIPALI DEL MICROBIOTA INTESTINALE METABOLICA: FERMENTAZIONE DI RESIDUI ALIMENTARI NON DIGERIBILI: PRODUZIONE DI SCFA’s (SHORT CHAIN FATTY ACIDS= ACIDI GRASSI A CATENA CORTA) E PRODUZIONE DI VITAMINE (B12, B2, B6, B5) TROFICA: INDUZIONE DELLA PROLIFERAZIONE DELLE CELLULE EPITELIALI, SVILUPPO E OMEOSTASI DEL SISTEMA IMMUNITARIO (MATURAZIONE DEL SISTEMA LINFOIDE DEL TRATTO GASTRO-INTESTINALE E STIMOLAZIONE DELLA RISPOSTA IMMUNITARIA LOCALE E SISTEMICA) PROTETTIVA: PROTEZIONE CONTRO I PATOGENI: COMPETIZIONE PER LE SOSTANZE NUTRITIVE E INIBIZIONE DELLA CRESCITA DEI PATOGENI 5

IL MICROBIOTA INTESTINALE IL MICROBIOTA INTESTINALE E’ UN DELICATO EQUILIBRIO TRA SPECIE BENEFICHE E SPECIE DANNOSE SPECIE POTENZIALMENTE PERICOLOSE EFFETTO PRO-INFIAMMATORIO SPECIE AD AZIONE PROTETTIVA EFFETTO ANTI-INFIAMMATORIO Bacteroides vulgatus, B. theta Enterococcus faecalis E. coli - enteroadherent / invasive Klebsiella pneumoniae Fusobacterium varium Intestinal Helicobacter species Lactobacillus sp. Bifidobacterium sp. Non-pathogenic E. coli Bacteroides thetaiotaomicron

IL MICROBIOTA INTESTINALE

LE TERAPIE ANTIBIOTICHE, SOPRATTUTTO SE AD AMPIO SPETTRO E PROLUNGATE, DETERMINANO UN’ALTERAZIONE DELL’EQUILIBRIO DELLA NORMALE FLORA MICROBICA INTESTINALE, E CREANO UN «VUOTO ECOLOGICO»

EFFETTI SUL TEMPO Jernberg C et al. Microbiology 2010

EFFETTI DIRETTI E INDIRETTI SUL MICROBIOTA INTESTINALE Willing BP et al. Nature Review Microbiology 2011

ALTERAZIONE OMEOSTASI EPITELIALE E AUMENTATA SUSCETTIBILITA’ AI PATOGENI Willing BP et al. Nature Review Microbiology 2011

FUNZIONI PRINCIPALI DEL MICROBIOTA INTESTINALE IL MICROBIOTA INTESTINALE FUNZIONI PRINCIPALI DEL MICROBIOTA INTESTINALE METABOLICA: FERMENTAZIONE DI RESIDUI ALIMENTARI NON DIGERIBILI: PRODUZIONE DI SCFA’s (SHORT CHAIN FATTY ACIDS= ACIDI GRASSI A CATENA CORTA) E PRODUZIONE DI VITAMINE (B12, B2, B6, B5) TROFICA: INDUZIONE DELLA PROLIFERAZIONE DELLE CELLULE EPITELIALI, SVILUPPO E OMEOSTASI DEL SISTEMA IMMUNITARIO (MATURAZIONE DEL SISTEMA LINFOIDE DEL TRATTO GASTRO-INTESTINALE E STIMOLAZIONE DELLA RISPOSTA IMMUNITARIA LOCALE E SISTEMICA) PROTETTIVA: PROTEZIONE CONTRO I PATOGENI: COMPETIZIONE PER LE SOSTANZE NUTRITIVE E INIBIZIONE DELLA CRESCITA DEI PATOGENI 12

EFFETTO DEGLI ANTIBIOTICI SUL MICROBIOTA INTESTINALE MICROBIOTA INTESTINALE E ANTIBIOTICI EFFETTO DEGLI ANTIBIOTICI SUL MICROBIOTA INTESTINALE Riduzione della microflora sensibile (in particolare gli anaerobi) che conferisce resistenza alla colonizzazione Incremento della crescita di batteri resistenti già presenti e colonizzazione da parte di microrganismi esogeni resistenti o Multiresistenti che possono rappresentare il punto di partenza di gravi infezioni e favorire la colonizzazione, per via orofecale o per contatto, di altri soggetti, creando le condizioni per l’emergenza di focolai epidemici di infezioni ospedaliere Conseguente meterorismo, diarrea, gravi infezioni, colite pseudomembranosa (da Clostridium difficile)

DIARREA DA ANTIBIOTICI LA MAGGIOR PARTE DEGLI ANTIBIOTICI PUO’ INDURRE LA COMPARSA DI DIARREA MA IL RISCHIO E’ MAGGIORE PER TERAPIE CON PENICILLINE AD AMPIO SPETTRO, CEFALOSPORINE E CLINDAMICINA PUO’ VERIFICARSI DALL’INIZIO DELLA TERAPIA ANTIBIOTICA FINO A 2 MESI DOPO LA SUA SOSPENSIONE L’INCIDENZA DELLA DIARREA ASSOCIATA AD ANTIBIOTICI (AAD) E’ VARIABILE TRA IL 5 E IL 62% NELLA POPOLAZIONE GENERALE E TRA 11 E 40% NEI BAMBINI ESAMI COLTURALI DELLE FECI SOLITAMENTE NEGATIVI LA AAD PUO’ ESSERE CAUSATA DA C. DIFFICILE: PARTICOLARMENTE A RISCHIO I PAZIENTI IMMUNOCOMPROMESSI E OSPEDALIZZATI (pochi i dati di incidenza in pediatria) Bartlett JG. Antibiotic-associated diarrhea. N Engl J Med 2002;346:334-9. Turck D, et al. Incidence and risk factors of oral antibiotic-associated diarrhea in an outpatient pediatric population. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2003;37:22-6

I PROBIOTICI SECONDO LA DEFINIZIONE UFFICIALE DELLA FAO E DELL’OMS I PROBIOTICI SONO “ORGANISMI VIVI CHE, SOMMINISTRATI IN QUANTITÀ ADEGUATA, APPORTANO UN BENEFICIO SALUTISTICO ALL’OSPITE” 15

MECCANISMI D’AZIONE DEI PROBIOTICI: 1) INIBIZIONE DEI BATTERI PATOGENI RIDUZIONE PH FECALE MODULAZIONE DELLA MIGRAZIONE NEUTROFILA ELABORAZIONE DI SOSTANZE AD ATTIVITÀ ANTIMICROBICA PREVENZIONE DELL’INVASIONE BATTERICA PER IL POTENZIAMENTO DELLA BARRIERA INTESTINALE PREVENZIONE DELL’ADESIONE DI PATOGENI A RECETTORI MUCOSALI 16

MECCANISMI D’AZIONE DEI PROBIOTICI: 2) MIGLIORAMENTO DELLA FUNZIONE DELL’ENTEROCITA E DELLA FUNZIONE DI BARRIERA AUMENTATO PRODUZIONE DI ACIDI GRASSI A CATENA CORTA (SCFA) INDUZIONE DELL’ESPRESSIONE DELLA MUCINA MUC3 NELL’INTESTINO MIGLIORAMENTO DELLA PERMIABILITÀ INTESTINALE 17

MECCANISMI D’AZIONE DEI PROBIOTICI: 3) EFFETTI IMMUNO-MODULATORI ALTERAZIONE DELL’ATTIVITÀ DI ESPRESSIONE DI CITOCHINE DA PARTE DEL GALT (GUT ASSOCIATED LYMPHOID TISSUE) MODULAZIONE DEL FENOTIPO DELLA SUPERFICIE DELLE CELLULE DENDRIDICHE E DELLA SUCCESSIVA PRODUZIONE DI CITOCHINE AUMENTO DEL NUMERO DI CELLULE PRODUCENTI IGA MUCOSALI RIDOTTA PRODUZIONE DI TNF (TUMOR NECROSIS FACTOR) 18

BATTERI PRINCIPALMENTE UTILIZZATI I PROBIOTICI BATTERI PRINCIPALMENTE UTILIZZATI Lactobacillus Bifidobacterium Enterococcus Streptococcus L. acidophilus L. casei L. delbrueckii L. gasseri L. rhamnonsus GG L. cellobiosus L. curvatus L. fermentum L. lactis L. plantarum L. reuteri L. salivarius L. brevis B. longum B. bifidum B. adolescentis B. infantis B. breve B. animalis B. lactis Ent. faecalis Ent. faecium S. thermophilus S. salivarius CRITERI DI SELEZIONE DEI CEPPI: SICUREZZA EFFICACIA STABILITA’ MAGGIORE EFFICACIA SE MAGGIORE CONCENTRAZIONE 19

Lattanti, bambini e ragazzi 0-18 anni DIARREA DA ANTIBIOTICI Inclusi 16 RCTs su somministrazione probiotici per prevenzione della diarrea associata ad antibiotici vs placebo o trattamento convenzionale (diosmectite, loperamide) o nessun intervento Lattanti, bambini e ragazzi 0-18 anni Totale 2941 soggetti (1516 probiotico, 1425 controlli)

Setting: ospedale e territorio Durata tp antibiotica: 3-30 giorni DIARREA DA ANTIBIOTICI Indicazione tp antibiotica: IVAS e IVAI, OMA, infezioni GE, infezioni dermatologiche, meningite, setticemia e altre infezioni Setting: ospedale e territorio Durata tp antibiotica: 3-30 giorni Somministrazione tp antibiotica: os, ev, im Classe antibiotico: penicilline/beta-lattamine, macrolidi, cefalosporine

Probiotici somministrati: Bacillus spp Bifidobacterium spp DIARREA DA ANTIBIOTICI Probiotici somministrati: Bacillus spp Bifidobacterium spp Lactobacilli spp Lactococcus spp Leuconostoc cremoris Saccharomyces spp Streptococcus spp

Outcomes considerati: DIARREA DA ANTIBIOTICI Outcomes considerati: 15 studi: incidenza diarrea (variabile la definizione) 11 studi: eventi avversi 5 studi: durata media della diarrea 4 studi: frequenza delle scariche 3 studi: colture batteriche/virali su campioni di feci

INCIDENZA DIARREA RIDOTTA CON PROBIOTICI (p<0.05): DIARREA DA ANTIBIOTICI RISULTATI: INCIDENZA DIARREA RIDOTTA CON PROBIOTICI (p<0.05): 9% NEL GRUPPO PROBIOTICI, 18% NEL GRUPPO PLACEBO/TRATTAMENTO CONVENZIONALE/NO INTERVENTO (RR: 0.52; 95% CI: 0.38-0.72) NON EVENTI AVVERSI SIGNIFICATIVI EFFICACI L. RHAMNOSUS SPP E S. BOULARDII DOSE ELEVATA: ≥ 5 MILIARDI CFU/DIE (RR: 0.40, 95% CI: 0.29-0.55)

DIARREA DA ANTIBIOTICI Szajewka et al. 2006

I PROBIOTICI RISTABILISCONO IL FISIOLOGICO EQUILIBRIO DELLA MICROFLORA INTESTINALE

LINEE GUIDA PROBIOTICI REVISIONE MAGGIO 2013 I microrganismi utilizzabili devono soddisfare i seguenti requisiti: Essere tradizionalmente usati per la supplementazione della microflora intestinale dell’uomo. Essere sicuri per l’impiego nell’uomo; a tale proposito un utile riferimento sono i criteri emanati a cura della European Food Safety Authority (EFSA) In ogni caso, oltre ad eventuali ulteriori criteri che EFSA considererà opportuno inserire, i microrganismi usati per la produzione di integratori non devono essere portatori di antibiotico-resistenze acquisite e/o trasmissibili. Essere attivi e vitali a livello intestinale in quantità tale da persistere e moltiplicarsi nell’intestino.

CONCLUSIONI MICROBIOTA IMPORTANTE PER PER LE SUE FUNZIONI METABOLICHE, IMMUNOLOGICHE E PROTETTIVE L’USO DI ANTIBIOTICI PROVOCA COMBIAMENTI TALI CHE POSSONO AVERE EFFETTI ANCHE A LUNGO TERMINE SULLA SALUTE I PROBIOTICI RISTABILISCONO IL FISIOLOGICO EQUILIBRIO DELLA MICROFLORA INTESTINALE: Resistenza alla colonizzazione Produzione di sostante antitossine e antimicrobiche Mantenimento dell’integrità delle tight junction Benefici al metabolismo e alla nutrizione dell’ospite NON TUTTI I PROBIOTICI SONO UGUALI, EFFICACI E SICURI DIFFERENZE IN BASE AI CEPPI UTILIZZATI E ALLA CONCENTRAZIONE

GRAZIE daniela.knafelz@opbg.net