Arabinoxilani: le fibre che nutrono il microbiota

Gli Arabinoxilani solubili, fibre vegetali non digeribili, influenzano positivamente il microbiota intestinale umano, con benefici per la salute generale.

Articolo scritto da Dott. Carmine Di Iorio, neurobiologo e consulente nutrizionale

Gli arabinoxilani (AX) sono polisaccaridi non amidacei presenti nella parete cellulare di diverse matrici vegetali come frumento, orzo, segale e barbabietola da zucchero. Di particolare interesse sono gli arabinoxilani solubili (SAX), noti, non solo per il loro forte potere ipoglicemizzante, ma anche per il loro potenziale impatto benefico sulla salute intestinale e sul microbiota umano.

Che cos’è il microbiota?

Il microbiota intestinale umano è un ecosistema complesso costituito da una vasta gamma di microorganismi, tra cui batteri, virus e funghi, che interagiscono tra loro e con l’ospite umano in modi vari e importanti per la salute dell’ospite.

Il microbiota intestinale è dominato principalmente da batteri, con oltre 1000 specie batteriche diverse identificate nel colon umano [1].

Le famiglie predominanti includono

• Bacteroidaceae

• Lachnospiraceae

• Ruminococcaceae

• Enterobacteriaceae

ciascuna con un ruolo unico nella fermentazione dei substrati alimentari e nella produzione di metaboliti benefici.

I batteri del microbiota intestinale sono essenziali per la digestione dei carboidrati complessi e la fermentazione delle fibre non digeribili, producendo acidi grassi a catena corta (SCFA) come acetato, propionato e butirrato, che fungono da fonte energetica per le cellule epiteliali intestinali [2].

Funzioni e interazioni del microbiota intestinale

Il microbiota intestinale interagisce strettamente con il sistema immunitario dell’ospite, influenzando lo sviluppo e la regolazione delle risposte immunitarie. La composizione del microbiota può influenzare la suscettibilità alle malattie autoimmuni e infiammatorie intestinali [3].

Oltre agli SCFA, il microbiota intestinale produce una gamma di metaboliti bioattivi, tra cui vitamine (come la vitamina K) e composti che influenzano la fisiologia dell’ospite, come gli indolici, derivati del triptofano, che possono agire come modulatori dell’umore e del metabolismo [4].

Le interazioni tra il microbiota e l’ospite umano sono bidirezionali e dinamiche. Il microbiota influenza la fisiologia dell’ospite e, a sua volta, è modulato da fattori dietetici, ambientali e genetici dell’uomo.

Il mantenimento di un microbiota intestinale equilibrato è cruciale per la salute dell’ospite. La disbiosi del microbiota, caratterizzata da alterazioni nella composizione microbica, è associata a numerose patologie, tra cui:

• malattie metaboliche

• disturbi gastrointestinali

• condizioni infiammatorie

Gli Arabinoxilani resistono alla digestione nell’intestino tenue e raggiungono il colon, dove vengono fermentati dal microbiota intestinale. Questo processo di fermentazione produce SCFA, tra cui acetato, propionato e butirrato, che hanno numerosi effetti benefici sulla salute intestinale e sistemica⁵.

Effetti degli arabinoxilani sul microbiota: studi in vitro e in vivo

Numerosi studi, sia “in vitro” che “in vivo”, hanno dimostrato l’effetto prebiotico degli arabinoxilani e che l’assunzione di arabinoxilani può aumentare la proporzione di batteri benefici come Bifidobacterium e Lactobacillus, riducendo al contempo i batteri patogeni. Ad esempio, un intervento alimentare con arabinoxilani ha mostrato un aumento significativo di Bifidobacterium nei partecipanti [6].

Studi in vitro evidenziano che gli arabinoxilani possono promuovere la crescita selettiva di batteri benefici come Bifidobacterium e Lactobacillus, mentre possono esercitare effetti inibitori su batteri patogeni come Escherichia coli [7].

Studi in laboratorio con colture batteriche simulate hanno confermato che gli arabinoxilani possono essere degradati e fermentati dai batteri intestinali, con conseguente produzione di SCFA e modulazione della composizione microbica [8].

Test in vitro hanno anche valutato l’effetto degli arabinoxilani sulla capacità di adesione e proliferazione di batteri benefici, dimostrando un aumento significativo della loro presenza in risposta alla supplementazione con arabinoxilani [6].

Studi condotti su modelli animali hanno dimostrato che l’integrazione di arabinoxilani nella dieta può aumentare la diversità del microbiota intestinale, promuovendo la crescita di batteri benefici come Bifidobacterium e Lactobacillus, e riducendo la presenza di specie potenzialmente patogene [9].

Conclusioni

L’analisi metabolomica ha evidenziato che gli arabinoxilani possono modificare il profilo metabolico del colon, aumentando la produzione di SCFA e altri metaboliti bioattivi che contribuiscono alla salute dell’ospite [10].

Gli arabinoxilani rappresentano un’importante componente dietetica con il potenziale di migliorare vari aspetti della salute umana.

Gli SCFA prodotti dalla fermentazione degli AX hanno dimostrato di migliorare la salute intestinale promuovendo la proliferazione delle cellule epiteliali e riducendo l’infiammazione intestinale [11]. Gli AX possono influenzare positivamente il metabolismo del glucosio migliorando la sensibilità all’insulina e riducendo i picchi glicemici postprandiali, come dimostrato da uno studio di Lu et al.,[12].

In conclusione, gli arabinoxilani solubili sono importanti per la salute dell’uomo perché supportano la salute intestinale promuovendo la fermentazione da parte del microbiota, stimolando la crescita di batteri benefici e fornendo diversi altri benefici metabolici. Integrare queste fibre nella dieta può contribuire a migliorare il benessere generale e a proteggere contro molteplici patologie legate allo squilibrio del microbiota intestinale.

Bibliografia

1. Qin, J., et al. (2010). “A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing.” Nature, 464(7285), 59-65.
2. Ridaura, V. K., et al. (2013). “Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice.” Science, 341(6150), 1241214.
3. Kamada, N., et al. (2013). “Regulation of immune homeostasis and inflammation by intestinal microbiota.” Gastroenterology, 146(6), 1477-1488.
4. Wikoff, W. R., et al. (2009). “Metabolomics analysis reveals large effects of gut microflora on mammalian blood metabolites.” Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(10), 3698-3703.
5. Slavin, J. (2013). Fiber and Prebiotics: Mechanisms and Health Benefits. Nutrients, 5(4), 1417-1435.
6. Hughes, S. A., Shewry, P. R., Gibson, G. R., McCleary, B. V., &Rastall, R. A. (2008). In vitro fermentation of oat and barley derived beta-glucans by human faecal microbiota. FEMS MicrobiologyEcology, 64(3), 482-493.
7. Cloetens, L., et al. (2010). “Prebiotics and lipid metabolism.” Current Opinion in Lipidology, 21(1), 19-24.
8. Mudgil, D., et al. (2018). “Arabinoxylans and human health.” Food Science and Human Wellness, 7(2), 111-119.
9. Hughes, S. A., et al. (2007). “Dietary fiber and colon cancer prevention: critical review and meta-analyses of the literature.” Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 47(1), 18-31.
10. Hsu, C. K., et al. (2011). “Arabinoxylan rice bran (MGN-3/Biobran) enhances natural killer cell-mediated cytotoxicity against neuroblastoma in vitro and in vivo.” Journal of PediatricSurgery, 46(1), 160-167.
11. Fava, F., et al. (2008). “Molecular monitoring of succession of bacterial communities in human neonates.” Applied and EnvironmentalMicrobiology, 74(21), 6590-6597.
12. Wong, J. M., de Souza, R., Kendall, C. W., Emam, A., & Jenkins, D. J. (2006). Colonic health: fermentation and short chain fatty acids. Journal of Clinical Gastroenterology, 40(3), 235-243.
13. Lu, Z. X., Walker, K. Z., Muir, J. G., Mascara, T., & O’Dea, K. (2000). Arabinoxylan fiber, a byproduct of wheat flour processing, reduces the postprandial glucose response in normoglycemic subjects. American Journal of ClinicalNutrition, 71(5), 1123-1128.