Xenormesi: il microbiota del suolo influenza il microbiota intestinale

Il microbiota intestinale, noto anche come flora intestinale, svolge un ruolo fondamentale per la salute umana. Questa comunità di microrganismi che risiede nel nostro tratto digestivo svolge una serie di funzioni cruciali, tra cui la digestione dei cibi, la sintesi di vitamine, il supporto del sistema immunitario e la prevenzione dell’insediamento di microrganismi patogeni. Un altro ecosistema microbico che può influenzare il nostro benessere è il microbiota del suolo.
Un aspetto estremamente interessante è la possibilità di comunicazione tra il mondo vegetale e animale. Le piante contengono al loro interno una grande quantità di informazioni, che fa parte delle nostre origini culturali e persino della nostra religione. Questa comunicazione tra i due regni può avere implicazioni significative nella gestione della nostra salute. Esplorare il rapporto tra il microbiota del suolo e il microbiota intestinale ci permette di scoprire come le informazioni contenute nelle piante possono influenzare la nostra fisiologia e il nostro benessere complessivo.

Rubens, Adamo ed Eva, 1628-1629, olio su tela, cm 235 x 184,5
Figura 1 – Rubens, Adamo ed Eva, 1628-1629, olio su tela, cm 235 x 184,5 [Fonte: art&more]

Riferimenti storico-mitologici

La connessione tra il mondo vegetale e animale è un tema che si è ripercorso attraverso le leggende e le tradizioni culturali. Alcuni esempi affascinanti riguardano le rappresentazioni simboliche e i racconti mitologici di piante con caratteristiche antropomorfe o leggende su creature vegetali.
Uno di questi riferimenti è legato alla Mandragora, una pianta le cui radici assomigliano al corpo umano. La Mandragola (Mandragora autumnalis) è stata oggetto di numerose leggende riguardanti le sue presunte proprietà curative per una varietà di malattie. Allo stesso modo, si racconta di creature mitologiche come l’Agnello vegetale della Tartaria, un essere leggendario asiatico che si diceva nascesse dal terreno come una pianta. Questa connessione tra il mondo vegetale e animale ha affascinato molti naturalisti e scrittori nel corso dei secoli.
Sebbene queste leggende e riferimenti mitologici non abbiano una base scientifica, riflettono l’antica consapevolezza dell’esistenza di un legame tra il mondo vegetale e quello animale. Oggi, la nostra comprensione scientifica si concentra sull’interazione tra il microbiota del suolo e il microbiota intestinale, sottolineando come i microrganismi presenti nel suolo possano influenzare la nostra salute intestinale e generale.

Mandragora con forme umanoidi del film "Harry Potter" (Mandragora officinarum)
Figura 2 – Mandragora con forme umanoidi del film “Harry Potter” (Mandragora officinarum). [Fonte: Scienzintasca]

Il dialogo tra mondo vegetale e animale

Il dialogo tra mondo vegetale e animale è un fenomeno di grande importanza. Il mondo vegetale si adatta e comunica con il mondo animale per garantire la propria sopravvivenza, gestire la riproduzione e promuovere la difesa e la salute delle piante stesse. Un esempio evidente di questo dialogo è rappresentato dai meravigliosi colori dei fiori che attirano visivamente gli impollinatori (A.S. Leonard et al., 2017). Tuttavia, l’aspetto visivo non rappresenta l’unico elemento rilevante in questo dialogo. Le piante utilizzano anche le sostanze volatili, come i profumi contenenti molte sostanze chimiche, come una forma estremamente sofisticata di attività e dialogo con il mondo animale. Questo non solo con gli insetti, ma anche con i piccoli mammiferi, ed è alla base della teoria della xenormesi.
La capacità delle piante di attrarre e competere per gli impollinatori è oggetto di numerosi studi. Dal punto di vista sensoriale, il dialogo tra piante e mondo animale è ancora più complesso di quanto possiamo immaginare. Alcune piante sono in grado di attrarre impollinatori molto specifici, come i pipistrelli, grazie allo sviluppo di piccoli organi capaci di riflettere i suoni emessi dai pipistrelli stessi. Questi organi sono in grado di trasmettere onde sonore che attirano i pipistrelli e che questi ultimi utilizzano per esplorare l’ambiente circostante (Michael G. Schöner et al., 2016).
Una scoperta affascinante condotta in Israele, ha evidenziato come alcune piante, come il pomodoro e il tabacco, siano in grado di emettere suoni simili a urla, particolarmente nella frequenza di circa 60 kHz. Ciò accade quando si trovano in situazioni di stress estremo come la siccità o durante potature massicce. Questi suoni possono essere percepiti da altre piante circostanti come un segnale di pericolo. Gli autori di questa ricerca sospettano che molti animali, soprattutto insetti impollinatori, siano in grado di percepire questi suoni e utilizzare le piante come sensori o piante spia per valutare lo stato di salute dell’ecosistema. Le piante sembrano essere in grado di comunicare con l’ambiente e di trasferire informazioni sull’ambiente stesso in termini nutrizionali.

Meccanismo di Xenormesi dallo stress delle piante all'attivazione di SIRT1 e all'omeostasi cellulare.
Figura 3 – Meccanismo di Xenormesi dallo stress delle piante all’attivazione di SIRT1 e all’omeostasi cellulare. [Fonte: XHP]

Sostanze fitochimiche

L’aspetto del dialogo

e della comunicazione nel mondo vegetale riguarda anche le sostanze chimiche sviluppate dalle piante e assunte attraverso la nostra alimentazione. In particolare, le sostanze fitochimiche rappresentano veri e propri non nutrienti dal punto di vista nutrizionale (Donald Craig Willcox et al., 2014). Queste sostanze hanno la straordinaria capacità di comunicare con la nostra biochimica e il nostro DNA, trasmettendo messaggi importanti. La xenormesi si basa su questo (S. Vasto et al., 2012). Ci sono numerose classi di sostanze fitochimiche, tra cui gli alcaloidi, che influenzano il comportamento di alcuni insetti e che hanno anche un impatto significativo sul nostro cervello, poiché i geni dei sistemi nervosi degli insetti sono simili a quelli umani.
Un esempio classico di sostanza fitochimica è la caffeina, di cui molti di noi sono dipendenti, mentre i carotenoidi rappresentano un’altra classe importante di sostanze.
Una famiglia estremamente variegata di composti fitochimici sono i polifenoli, che sono costruiti attorno all’acido fenolico, che sembrano essere segnali per la xenormesi. Questi composti sono spesso responsabili dei colori dei fiori e dei frutti, come le antocianine, che conferiscono ai mirtilli o alle fragole la loro colorazione caratteristica. I polifenoli sono oggetto di rilevanti studi perché hanno un impatto significativo sulla salute delle persone.

Influenza sull’anzianità

Si è dimostrato che i polifenoli possono contribuire alla longevità e al mantenimento delle funzioni giovanili durante l’invecchiamento. Ad esempio, uno studio longitudinale condotto nella zona del Chianti in Toscana, chiamato “the Invecchiare InChianti study”, ha evidenziato che un’assunzione maggiore di polifenoli da fonti vegetali è associata a un ridotto rischio di sarcopenia (Montserrat Rabassa et al., 2015) e di disturbi cognitivi come l’Alzheimer (Mireia Urpi-Sarda et al., 2015). Inoltre, più polifenoli assumiamo, minori sono le cause di mortalità e maggiori sono le possibilità di ottenere un invecchiamento di successo (Raul Zamora-Res et al., 2016).
Questi risultati sono in linea con lo studio storico del Framingham Heart Study, che ha analizzato l’impatto dei polifenoli nella dieta sul rischio di sviluppare disturbi cognitivi, dimostrando che un’assunzione maggiore di polifenoli è associata a un minor rischio di Alzheimer.
Alcune tipologie di polifenoli, che fungono da segnali per la xenormesi, come le antocianine presenti nei frutti di bosco, sono in grado di ridurre fino a quattro volte il rischio di malattie neurodegenerative. I polifenoli sono molecole straordinarie, ma il mistero di come queste molecole non nutrienti, estranee alla nostra biochimica e appartenenti al mondo delle piante, siano in grado di attivare meccanismi così importanti per favorire un invecchiamento sano e prevenire malattie rimane ancora da chiarire.

La teoria della xenormesi

Una delle teorie che spiega il motivo per cui i polifenoli sono in grado di influenzare meccanismi fondamentali a livello cellulare, condizionando la sopravvivenza, il metabolismo e le difese cellulari, è la teoria chiamata Xenormesi. Questa teoria si riferisce alla comunicazione e all’interazione tra il mondo vegetale e animale, suggerendo che i polifenoli siano coinvolti in questo dialogo tra le specie. La teoria della xenormesi (Joseph A. Baur and David A. Sinclair, 2016) è un’ipotesi affascinante che suggerisce che gli animali abbiano sviluppato la capacità di rispondere alle molecole di difesa prodotte dalle piante. Secondo questa teoria, la selezione naturale avrebbe favorito gli animali la cui fisiologia è in grado di sfruttare queste molecole per preparare una difesa durante periodi di stress ambientale (Konrad T. Howitz et al, 2009).
La Xenormesi (da xenos= estraneo) e ormesi, che è un concetto tossicologico, descrive la risposta bifasica degli organismi ad agenti ambientali, con effetti benefici a basse dosi e tossicità ad alte dosi (APAT 2006). Le molecole vegetali prodotte in risposta allo stress sembrano agire come segnali per altre specie, che le utilizzano per prepararsi in anticipo e affrontare situazioni di degrado ambientale, concetto base della xenormesi. Questo concetto, che risale all’antichità, mette in luce l’importanza della dose nell’effetto delle sostanze, sfidando le concezioni tradizionali sulla salute e sulla malattia.

Omnia venenum sunt: nec sine veneno quicquam existit. Dosis sola facit, ut venenum non fit

Paracelso, Responsio ad quasdam accusationes & calumnias suorum aemulorum et obtrectatorum. Opera Omnia, p. 254


Alcune molecole vegetali, come l’allicina, il sulforafano, la curcumina e il resveratrolo, interagiscono con i sistemi di risposta allo stress dell’organismo, attivando meccanismi di difesa cellulare (Hooper et al., 2022). Questi composti sono stati associati all’aumento della longevità e sono considerati “mimetici della restrizione calorica” in quanto attivano vie di segnalazione simili a quelle indotte dalla restrizione calorica (Douillard 2021). La teoria della xenormesi ci invita a considerare l’importanza dell’adattamento e dell’interconnessione tra le specie per garantire il successo e la sopravvivenza nell’ambiente.

Secondo l'ipotesi della xenormesi di Howitz e Sinclair (Howitz et al., 2003), le specie primordiali sintetizzavano molecole polifenoliche per stimolare le sirtuine durante i periodi di stress. Sorprendentemente, le piante hanno mantenuto questa capacità evolutiva.
Figura 4 – Secondo l’ipotesi della xenormesi di Howitz e Sinclair (Howitz et al., 2003), le specie primordiali sintetizzavano molecole polifenoliche per stimolare le sirtuine durante i periodi di stress. Sorprendentemente, le piante hanno mantenuto questa capacità evolutiva. [Fonte: NCBI]

Polifenoli

Le piante, non avendo un sistema immunitario vero e proprio, utilizzano la chimica come meccanismo di sopravvivenza per difendersi dagli stress ambientali e dai patogeni. Ad esempio, durante periodi di siccità e esposizione eccessiva alla luce, le piante sviluppano numerosi polifenoli che contribuiscono alla loro sopravvivenza. Gli animali erbivori che si nutrono di queste piante incontrano un’abbondanza di polifenoli. La siccità può causare la distruzione dei raccolti e la carenza di cibo per le piante e gli animali. Durante l’evoluzione, gli animali hanno imparato a riconoscere l’alta concentrazione di polifenoli come un segnale di allarme per la possibilità di carestia o stress ambientale significativo.
La reazione di fronte a questo segnale di allarme è l’attivazione di meccanismi di difesa che aiutano gli animali a vivere meglio e a sopravvivere più a lungo. Non è sorprendente che molte sostanze polifenoliche vengano oggi chiamate “mimetici della restrizione calorica“, poiché imitano l’effetto della restrizione calorica, che è una delle strategie note per prolungare la vita (Mireia Urpi-Sarda et al., 2015).
I polifenoli sono in grado di mimare questo effetto a livello biologico perché vengono percepiti come un’anticipazione di carestia. Un altro meccanismo con cui i polifenoli promuovono la salute e, potenzialmente, contribuiscono all’allungamento della vita, è la loro capacità di influenzare il microbiota intestinale. Queste molecole sono straordinariamente efficaci nel modulare la qualità e la diversità dei batteri che popolano il nostro organismo, soprattutto nell’intestino.

Classificazione dei polifenoli inclusi acidi fenolici, cumarine, flavonoidi e loro sottogruppi, stilbeni e lignani, segnali della xenormesi
Figura 5 – Classificazione dei polifenoli inclusi acidi fenolici, cumarine, flavonoidi e loro sottogruppi, stilbeni e lignani, segnali della xenormesi [Fonte: MDPI]

Dieta e Microbiota intestinale

Da qualche anno sappiamo che l’intestino ospita un universo di batteri, con un numero dieci volte superiore al numero delle nostre cellule. La composizione del microbiota intestinale è strettamente correlata alla nostra fisiologia e una flora intestinale corretta è uno dei segreti della longevità. La dieta e il tipo di cibo che assumiamo svolgono un ruolo fondamentale nel sostenere la diversità e la ricchezza del microbiota intestinale.
L’idea che la dieta sia uno dei fattori chiave nel modulare la qualità del microbiota intestinale, influenzando la longevità e le popolazioni umane, sta guidando la ricerca nel campo della fitochimica. Ora sappiamo che la maggior parte dei polifenoli agisce non solo perché viene parzialmente assorbita quando li assumiamo attraverso frutta e verdura, ma soprattutto perché supporta aspetti del microbiota intestinale. Ad esempio, il resveratrolo, un polifenolo associato all’uva e alla longevità, agisce favorendo la crescita di alcuni batteri e ostacolando la crescita di altri. Questo accade perché le piante utilizzano il resveratrolo per difendersi dai patogeni e attrarre i batteri che contribuiscono alla loro sopravvivenza nella rizosfera.

Modulazione diretta degli enzimi chiave dei mammiferi da parte dei metaboliti vegetali, segnali della xenormesi
Figura 6 – Modulazione diretta degli enzimi chiave dei mammiferi da parte dei metaboliti vegetali, segnali della xenormesi [Fonte: Science direct]

Conclusioni sulla xenormesi

L’importanza di comprendere le interazioni tra piante e animali, nonché i meccanismi di difesa e adattamento che si sviluppano nel regno vegetale è fondamentale. La ricerca fitochimica continua a esplorare il ruolo del microbiota, dei polifenoli e dei composti vegetali nella promozione della salute e della longevità, aprendo nuove prospettive per l’applicazione di queste conoscenze nel campo della medicina e della nutrizione.
I polifenoli possono imitare gli effetti della restrizione calorica, una pratica conosciuta per prolungare la vita. Essi vengono percepiti come anticipazione di una carestia, attivando meccanismi di difesa che favoriscono una migliore sopravvivenza, sono segnali della xenormesi.
La xenormesi, come ipotesi intrigante, suggerisce che la selezione abbia favorito gli animali la cui fisiologia risponde alle molecole di difesa delle piante, contribuendo così alla loro sopravvivenza e adattamento in periodi di degrado ambientale.
L’interconnessione tra le specie e il successo di una specie è strettamente legato a quello delle altre. Questa consapevolezza dovrebbe guidare le nostre scelte e decisioni per preservare l’ambiente e promuovere la sostenibilità, riconoscendo il valore dei meccanismi di adattamento e difesa che esistono nel mondo naturale.

Fonti

Fonti immagini

  • Immagine in evidenza: https://www.fondazioneveronesi.it/uploads/thumbs/2019/08/28/microbiota-intestinale-salute_thumb_720_480.jpg
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  • Figura 4: NCBI
  • Figura: 5: MDPI
  • Figura 6: Science direct
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Gabriele Sapienza

Appassionato del mondo verde.🌳 Il mio motto è "Little changes make great impact".🪴

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