Dieta Low-FODMAP nella Sindrome dell'Intestino Irritabile: nuove evidenze sui meccanismi d'azione
La sindrome dell'intestino irritabile (IBS) rappresenta una sfida terapeutica complessa, con un significativo impatto sulla qualità di vita dei pazienti. Fino all'84% delle persone affette riferisce sintomi correlati all'alimentazione, rendendo l'approccio dietoterapico una strategia preferita rispetto alla farmacoterapia. Tra le varie opzioni dietetiche, la dieta a basso contenuto di FODMAP (Low-FODMAP Diet, LFD) si è dimostrata superiore ad altre terapie alimentari nel migliorare i sintomi globali dell'IBS, tanto da essere proposta come trattamento di prima linea.
Il gap conoscitivo sui meccanismi fisiopatologici
Nonostante l'efficacia clinica documentata, i meccanismi attraverso cui i FODMAP contribuiscono alla fisiopatologia dell'IBS sono rimasti a lungo poco chiari. Questa lacuna conoscitiva ha limitato la possibilità di identificare biomarcatori predittivi di risposta e di sviluppare approcci terapeutici alternativi o complementari alla dieta.
Un recente studio multicentrico pubblicato su Gastroenterology ha indagato in modo approfondito gli effetti della dieta low-FODMAP sulla funzione di barriera intestinale e sull'attivazione dei mastociti in pazienti con IBS a predominanza diarroica (IBS-D), utilizzando un approccio traslazionale che ha integrato valutazioni cliniche, analisi ex vivo e modelli murini.
Disegno dello studio e popolazione
Lo studio ha arruolato 42 pazienti adulti (18-65 anni) con diagnosi di IBS-D secondo i criteri Roma IV. Dopo un periodo di screening di 7 giorni, i partecipanti hanno seguito per 4 settimane una dieta low-FODMAP, ricevendo consulenza nutrizionale specializzata e pasti completi (3 pasti principali e 2 spuntini giornalieri) forniti da un servizio di consegna alimentare per garantire la massima aderenza.
La gravità dei sintomi è stata misurata utilizzando il sistema IBS-SSS (IBS Severity Scoring System), mentre le scale PROMIS hanno valutato specificatamente il dolore addominale e la diarrea. È stata utilizzata una definizione conservativa di risposta clinica: una riduzione di almeno 100 punti nell'IBS-SSS alla quarta settimana rispetto al basale, considerando il disegno open-label dello studio e l'elevato tasso di risposta al placebo tipico dell'IBS.
Risultati clinici: un'elevata percentuale di risposta
Dei 42 pazienti che hanno completato lo studio, ben 34 (81%) hanno risposto positivamente alla dieta low-FODMAP, con una riduzione media dell'IBS-SSS di 246,5 punti, mentre gli 8 non-responder hanno mostrato una variazione media di soli 19,1 punti. Come atteso, la gravità della diarrea e del dolore addominale, misurata con i punteggi PROMIS, è migliorata significativamente nei responder ma non nei non-responder.
L'analisi nutrizionale ha rivelato che, sebbene i pasti forniti fossero significativamente più bassi in contenuto di FODMAP rispetto alla dieta abituale, non hanno ridotto l'apporto totale di fibre, e in particolare la fibra solubile, nota per migliorare i sintomi globali dell'IBS, è rimasta invariata.
Miglioramento della funzione di barriera intestinale
Valutazione in vivo della permeabilità
La permeabilità intestinale è stata valutata mediante test del lattulosio e mannitolo somministrati per via orale, con raccolta urinaria temporizzata. L'escrezione cumulativa durante le 8-24 ore successive è stata considerata riflesso della funzione di barriera del colon. Nei responder, l'escrezione cumulativa di mannitolo nelle 8-24 ore è risultata significativamente ridotta dopo 4 settimane di dieta low-FODMAP rispetto al basale (P = 0,039).
L'escrezione di lattulosio e il rapporto lattulosio/mannitolo (LMR) sono diminuiti ma senza raggiungere la significatività statistica nell'analisi primaria. Tuttavia, un'analisi di sensibilità che ha escluso i pazienti con elevate concentrazioni basali di lattulosio o mannitolo urinario (indicative di contaminazione alimentare pre-test) ha mostrato una significativa riduzione dell'escrezione cumulativa di lattulosio post-LFD, confermando un miglioramento della permeabilità paracellulare.
Valutazione ex vivo: struttura e funzione
La resistenza elettrica transepiteliale (TEER) delle biopsie coloniche è aumentata significativamente post-LFD nei responder (P = 0,003), indicando un miglioramento della funzione di barriera. Questa osservazione è stata accompagnata da un significativo incremento dell'espressione relativa di mRNA di proteine chiave delle giunzioni strette che regolano la via di "leak": ZO-1, occludina, JAM-A e claudina-1.
L'analisi mediante western blot ha confermato l'aumento dei livelli proteici di ZO-1 e occludina, mentre i livelli di JAM-A sono rimasti invariati. L'immunocolorazione quantitativa ha dimostrato un'aumentata localizzazione di occludina e claudina-1 a livello delle giunzioni strette epiteliali post-LFD. Interessante notare che, sebbene i livelli di ZO-1 e JAM-A siano aumentati a livello di mRNA e/o proteico, la loro localizzazione specifica alle giunzioni strette epiteliali non è aumentata, suggerendo possibili modificazioni post-traduzionali o cambiamenti in sedi diverse dalle giunzioni epiteliali.
Non sono state rilevate variazioni significative nell'espressione di altre claudine (2, 3, 8 e 15) né nei livelli di catena leggera della miosina fosforilata o della chinasi della catena leggera della miosina lunga post-LFD nei responder.
Riduzione dell'attivazione mastocitaria
Tra i responder clinici alla dieta low-FODMAP, è stata osservata una significativa riduzione del numero di mastociti per campo ad alto ingrandimento (hpf) post-LFD rispetto al basale: media di 15,3 vs 23,0 mastociti/hpf (P < 0,0001). Parallelamente, i livelli mucosali colonici dei mediatori mastocitari – istamina, prostaglandina E2 (PGE2) e triptasi – hanno mostrato tutti una diminuzione significativa post-LFD nei responder.
Al contrario, nei non-responder non sono state osservate variazioni significative né nel numero di mastociti né nei livelli dei loro mediatori, sebbene la piccola dimensione del campione di non-responder (n=8) limiti la potenza statistica di queste osservazioni.
Relazione tra parametri fisiologici e risposta clinica
Un aspetto rilevante emerso dallo studio riguarda la relazione tra i cambiamenti nei parametri fisiologici e la risposta clinica. Le analisi di sensibilità hanno mostrato che le variazioni nei parametri fisiologici non differivano significativamente tra responder e non-responder, e la magnitudine dei cambiamenti fisiologici non correlava con la magnitudine della risposta clinica misurata dall'IBS-SSS.
Quando responder e non-responder sono stati combinati in un unico gruppo, tutti i parametri fisiologici significativi per i responder sono rimasti significativi per il gruppo combinato. Utilizzando un cutoff più rigoroso per definire la risposta (riduzione di 200 punti nell'IBS-SSS), diversi parametri fisiologici precedentemente non significativi nel gruppo dei non-responder hanno raggiunto o si sono avvicinati alla significatività statistica.
Il ruolo del lipopolisaccaride fecale: evidenze traslazionali
Esperimenti con soprannantanti fecali in topi wild-type
Per comprendere i meccanismi molecolari alla base della disfunzione di barriera indotta dai FODMAP, i ricercatori hanno somministrato per via intracolonica soprannantanti fecali (FS) di pazienti con IBS-D (pre e post-LFD) e di controlli sani (HC) a topi naive. I soprannantanti fecali pre-LFD di pazienti IBS-D hanno causato una riduzione della TEER colonica e un aumento dei livelli plasmatici di destrano da 4 kDa, ma non di destrano da 70 kDa, indicando una disfunzione specifica della via di leak e non della via non ristretta.
I livelli relativi di mRNA delle proteine delle giunzioni strette che regolano la via di leak (ZO-1, occludina e claudina-1) erano significativamente più bassi nei topi trattati con FS di IBS-D rispetto a quelli trattati con FS di controlli sani. Significativamente, i soprannantanti fecali post-LFD degli stessi pazienti con IBS-D non hanno causato alcuna alterazione della via di leak.
Umanizzazione di topi germ-free
Per confermare definitivamente il ruolo del microbioma nella disfunzione di barriera indotta dai FODMAP, sono stati utilizzati topi germ-free umanizzati con feci di pazienti IBS-D (pre e post-LFD) e di controlli sani. Coerentemente con le osservazioni nei topi wild-type, i topi germ-free umanizzati con feci pre-LFD di pazienti IBS-D hanno mostrato una via di leak disfunzionale (ridotta TEER e aumentati livelli plasmatici di destrano da 4 kDa) rispetto ai topi umanizzati con feci di controlli sani, mentre i topi umanizzati con feci post-LFD di pazienti IBS-D non hanno mostrato tale disfunzione.
Il lipopolisaccaride come mediatore chiave
Un approccio farmacologico e genetico ha permesso di identificare il lipopolisaccaride (LPS) come mediatore chiave della disfunzione di barriera. Il pretrattamento con LPS-RS Ultrapure (potente antagonista del recettore TLR4) ha completamente abolito la riduzione della TEER e l'aumento della permeabilità al destrano da 4 kDa indotti dai soprannantanti fecali pre-LFD di pazienti IBS-D.
Analogamente, il pretrattamento dei soprannantanti fecali IBS-D con un sistema di rimozione dell'LPS ha prevenuto completamente i loro effetti sulla barriera intestinale. Entrambi gli interventi hanno anche causato aumenti significativi nell'espressione relativa di mRNA di ZO-1, occludina e claudina-1.
L'LPS è stato quindi isolato dalle feci di pazienti IBS-D (pre e post-LFD) e somministrato per via intracolonica a topi wild-type. L'LPS isolato da feci pre-LFD ha significativamente ridotto la TEER e aumentato la permeabilità al destrano da 4 kDa rispetto all'LPS isolato da feci post-LFD.
Infine, l'utilizzo di topi knockout per tlr4 (tlr4-/-) ha confermato il ruolo centrale di questo recettore: la somministrazione di soprannantanti fecali pre-LFD di pazienti IBS-D a topi tlr4-/- non ha causato differenze nella TEER né nella concentrazione plasmatica di destrano da 4 kDa rispetto ai controlli sani.
L'attivazione mastocitaria TLR4-mediata è necessaria per la disfunzione di barriera
Stabilizzazione dei mastociti
I soprannantanti fecali IBS-D non hanno causato variazioni significative della TEER quando applicati direttamente a monostrati di colonoidi umani per 24 ore, suggerendo che l'effetto sulla barriera non fosse diretto ma mediato da altri elementi cellulari. Dato il miglioramento dell'attivazione mastocitaria con la dieta low-FODMAP nei pazienti, si è ipotizzato che l'attivazione dei mastociti giocasse un ruolo critico.
Il pretrattamento di topi naive con cromoglicato di sodio (stabilizzatore dei mastociti) prima della somministrazione intracolonica di soprannantanti fecali pre-LFD ha completamente abolito la riduzione della TEER, la diminuzione dell'espressione di ZO-1, occludina e claudina-1, e l'aumento della permeabilità al destrano da 4 kDa, dimostrando che l'attivazione mastocitaria è essenziale per la disfunzione di barriera.
Topi deficienti di mastociti e esperimenti di ricostituzione
Per confermare ulteriormente questa ipotesi, soprannantanti fecali pre-LFD di pazienti IBS-D e di controlli sani sono stati somministrati a topi deficienti di mastociti (KitW/W-v). In questi animali, non si sono osservate differenze significative nella TEER e nella concentrazione plasmatica di destrano da 4 kDa tra i due gruppi.
Tuttavia, quando i topi deficienti di mastociti sono stati ricostituiti con mastociti wild-type, i soprannantanti fecali pre-LFD hanno nuovamente ridotto significativamente la TEER e aumentato la permeabilità al destrano da 4 kDa. In netto contrasto, quando la ricostituzione è stata effettuata con mastociti derivati da topi tlr4-/-, non si sono verificate alterazioni della TEER o della permeabilità tra i gruppi trattati con soprannantanti IBS-D e controlli sani.
Questi risultati dimostrano che il recettore TLR4 sui mastociti è critico per la disfunzione di barriera colonica mediata dai FODMAP, poiché tale disfunzione non si verifica in assenza di mastociti o in presenza di mastociti privi del recettore TLR4.
Riduzione dei livelli di lipopolisaccaride fecale e cambiamenti microbici
I livelli di LPS fecale sono risultati significativamente più bassi post-LFD rispetto al basale. Le variazioni nei livelli di LPS con l'intervento dietetico hanno mostrato una correlazione positiva con i cambiamenti nell'abbondanza relativa di batteri gram-negativi (P = 0,04) e una tendenza alla correlazione negativa con l'abbondanza relativa di batteri gram-positivi (P = 0,05).
Sebbene le variazioni nei livelli di LPS fecale non abbiano mostrato correlazioni significative con i cambiamenti nei singoli phyla gram-negativi, si è osservata una significativa correlazione negativa con l'abbondanza relativa di Firmicutes(P = 0,04) e una tendenza alla correlazione positiva con l'abbondanza relativa di Bacteroidetes (P = 0,1).
Per quanto riguarda la diversità microbica, le metriche di α-diversità non hanno mostrato cambiamenti significativi misurati mediante molteplici indici. Anche l'analisi della β-diversità non ha rivelato differenze composizionali complessive a livello di varianti di sequenza amplificata (ASV) o di phylum (P = 0,9 e P = 0,85, rispettivamente). Non sono state osservate variazioni di α-diversità o β-diversità anche analizzando separatamente responder e non-responder.
Implicazioni fisiopatologiche
Lo studio delinea un modello fisiopatologico integrato della disfunzione di barriera intestinale nell'IBS-D mediata dai FODMAP. Una dieta ricca di FODMAP favorisce la disbiosi gram-negativa, con conseguente aumento dei livelli di LPS fecale. L'LPS attiva direttamente i mastociti colonici attraverso il recettore TLR4, inducendo il rilascio di mediatori bioattivi (istamina, prostaglandina E2, triptasi) che causano la disfunzione della barriera epiteliale, specificatamente della via di leak regolata dalle proteine delle giunzioni strette.
La dieta low-FODMAP inverte questo processo riducendo i livelli di LPS fecale (probabilmente attraverso modifiche della composizione microbica), diminuendo il reclutamento e l'attivazione dei mastociti colonici, e ripristinando la struttura e la funzione della barriera intestinale attraverso l'aumentata espressione e localizzazione di proteine chiave delle giunzioni strette come occludina e claudina-1.
Considerazioni metodologiche e limiti
Lo studio presenta alcuni limiti rilevanti. La piccola dimensione del campione di non-responder (n=8) ha limitato la potenza statistica per delineare accuratamente gli effetti della dieta low-FODMAP in questo sottogruppo. L'elevato tasso di risposta (81%), superiore alle aspettative, è probabilmente attribuibile alla migliore aderenza garantita dall'intervento di fornitura dei pasti e a possibili bias di selezione.
La popolazione studiata comprendeva esclusivamente pazienti con IBS-D, pertanto i risultati non sono estrapolabili ad altri sottotipi di IBS. Inoltre, la maggioranza dei pazienti era costituita da donne bianche non ispaniche, limitando la generalizzabilità dei risultati a popolazioni diverse.
La piccola dimensione del campione e l'uso del sequenziamento 16S dell'rRNA ribosomiale hanno limitato la capacità di identificare specifici cambiamenti microbici responsabili delle variazioni nei livelli di LPS. Studi futuri con adeguata potenza statistica e analisi metagenomica strutturale e funzionale potrebbero chiarire la fonte dell'LPS fecale che causa la disfunzione di barriera mediata dai FODMAP.
Lo studio si è concentrato sulla fase di restrizione di 4 settimane, in linea con le linee guida cliniche, e i risultati non devono essere estrapolati alla restrizione completa a lungo termine dei FODMAP, che può causare carenze di micronutrienti e potenziale disbiosi microbica.
Tra i punti di forza figurano la valutazione multimodale della funzione di barriera, l'intervento alimentare controllato per migliorare l'aderenza, l'analisi nutrizionale dettagliata e l'approccio traslazionale che ha utilizzato campioni fecali di pazienti con IBS-D per delineare i meccanismi in modelli murini.
Link all'articolo: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40749856/
PER APPROFONDIRE: Seminario online “IBS e Dieta Low FODMAP”
https://scuolanutrizionesalernitana.it/seminari/ibs-e-dieta-low-fodmap