Come cambia il microbiota intestinale durante un viaggio su Marte

(Cnr) – Nel contesto di una collaborazione internazionale che coinvolge, tra gli altri, ricercatori dell’Istituto di tecnologie biomediche del Consiglio nazionale delle ricerche di Segrate (Itb-Cnr) e delle Università degli Studi di Bologna e della Tuscia di Viterbo, un gruppo di ricercatori ha studiato le dinamiche temporali del microbiota intestinale di sei astronauti di diversa nazionalità che hanno partecipato a Mars500, la simulazione di una missione completa su Marte durata 520 giorni, durante la quale sono state monitorate variabili psico-fisiologiche quali stress, performance cognitive e atletiche, funzionalità gastrointestinali e profili immunologici.

La ricerca pubblicata su Microbiome è la prima a valutare l’impatto di prolungate condizioni di confinamento sul microbiota intestinale umano. I dati dimostrano l’importanza del mantenimento dell’omeostasi dei batteri intestinali nelle condizioni di stress quali quelle di una missione spaziale, e quindi anche quella dei batteri intestinali nella risposta individuale agli stress quotidiani.

“Le comunità microbiche del nostro intestino sono necessarie per molteplici aspetti e giocano un ruolo chiave nella nostra salute, regolando l’omeostasi metabolica e immunologica. Vi è quindi un crescente interesse a comprendere i molteplici fattori, endogeni ed ambientali, che ne influenzano composizione e funzionalità, con l’obiettivo di favorire il mantenimento o recupero di una configurazione microbica favorevole. Benché sia nota l’elevata dinamicità del microbiota, però, la nostra conoscenza di come esso cambi nel tempo in relazione a specifiche azioni e comportamenti, è ancora limitata”, spiega Clarissa Consolandi dell’Itb-Cnr. “MARS500, la più lunga simulazione di un volo interplanetario mai condotta, ci ha consentito di avanzare nella comprensione di tali dinamiche, fornendoci l’opportunità di valutare la variabilità temporale del microbiota intestinale in un ambiente unico come la mancanza di interazioni sociali, il ridotto contatto con l’ambiente, la disponibilità di risorse limitata e il consumo di cibi per lo più in scatola”.

Le analisi sono state condotte sui campioni fecali dei sei membri dell’equipaggio a vari intervalli di tempo, nel corso dei 520 giorni di esperimento e fino a sei mesi dopo la conclusione. “I risultati confermano la natura dinamica e personalizzata del microbiota anche nelle condizioni di un ambiente confinato, caratterizzata da riarrangiamenti di microrganismi autoctoni”, prosegue Marco Candela del Dipartimento di farmacia e biotecnologie dell’Università di Bologna. “Nonostante questa variabilità, è comunque emerso che gli ecosistemi microbici intestinali degli astronauti divenivano gradualmente più simili tra loro all’aumentare del tempo, in particolare per gli andamenti di alcune componenti, il che suggerisce un certo grado di convergenza dell’evoluzione microbiotica in ambiente confinato”.

In particolare, lo studio ha inoltre evidenziato “un aumento delle specie appartenenti al genere Bacteroides nelle primissime fasi della missione, in concomitanza con disturbi del sonno, deficit di vigilanza o alterazioni del ritmo sonno-veglia. Non a caso Bacteroides, importante produttore di propionato, è maggiormente rappresentato in condizioni di stress”, continua Candela. “Inoltre, noti produttori di butirrato, come Roseburia faecis e Faecalibacterium prausnitzii, appaiono estremamente variabili durante il corso della missione, il che sembra suggerire importanti oscillazioni nella produzione degli acidi grassi a corta catena, quando i dati psicologici e biochimici evidenziavano alti livelli di stress, predominanza di pensieri negativi, alti livelli salivari di cortisolo, aumento di linfociti e risposte immunitarie e positività al test della calprotectina, marker fecale di infiammazione”.

In conclusione, i dati del presente studio – che ha coinvolto anche German Aerospace Center e Università dell’Arkansas – dimostrano che fattori quali isolamento e stress forzano le risposte del microbiota intestinale, con il rischio di determinare sbilanciamenti nella produzione degli acidi grassi a corta catena ed effetti sull’omeostasi metabolica ed immunologica dell’individuo. “Tutto ciò dimostra quanto sia fondamentale mantenere un equilibrio a livello della flora intestinale in risposta agli stress quotidiani. Quindi, eventuali alterazioni dovrebbero essere monitorate e corrette tempestivamente, nella vita di tutti i giorni e, in particolare durante missioni nello spazio, al fine di conservare il rapporto di simbiosi mutualistica che condividiamo con l’ecosistema microbico, importante a sua volta per preservare la salute fisica e psicologica degli astronauti”, conclude Consolandi.

Riferimenti: Temporal dynamics of the gut microbiota in people sharing a confined environment, a 520-day ground-based space simulation, MARS500; Silvia Turroni, Simone Rampelli, Elena Biagi, Clarissa Consolandi, Marco Severgnini, Clelia Peano, Sara Quercia, Matteo Soverini, Franck G. Carbonero, Giovanna Bianconi, Petra Rettberg, Francesco Canganella, Patrizia Brigidi and Marco Candela; Microbiome