Microbioma intestinal, dieta y obesidad: una estrecha relación

La obesidad se ha convertido actualmente en una crisis mundial de salud pública.

Además, su asociación con la resistencia a la insulina, entre otros trastornos metabólicos, está impulsando una epidemia paralela de diabetes mellitus tipo 22. Las causas de dichas epidemias, van más allá del mero balance energético, e incluyen factores genéticos, neuronales y endocrinos3–4. Las diferencias observadas en la diversidad, estructura y funciones de la microbiota intestinal entre sujetos con normopeso y sujetos con obesidad y/o diabetes, dio lugar al estudio de este factor como un elemento clave en la fisiopatología de los trastornos metabólicos, y sugiere que ciertos grupos bacterianos podrían contribuir a desarrollar o prevenir el fenotipo obeso y comorbilidades.

Microbioma intestinal, dieta y obesidad: una estrecha relación El intestino humano alberga aproximadamente 100 trillones de microorganismos (microbiota intestinal), y se estima que el número de células procariotas sobrepasa el de células humanas en unas 10 veces. Además, el genoma de la microbiota (microbioma) tiene una capacidad codificante muy superior a la del genoma humano (aproximadamente 150 veces mayor), aportando funciones metabólicas adicionales al huésped5. De este modo, nuestros huéspedes realizan o complementan una serie de funciones fundamentales que influyen en el metabolismo, la inmunidad y el comportamiento y que determinan, en parte, nuestro estado de salud6.

En 2004, Bäckhed et al.7 mostraron que los ratones libres de gérmenes, a pesar de consumir un 30% más de alimento que sus congéneres convencionales (con microbiota), tenían un 42% menos de grasa total y al ser colonizados por la microbiota de ratones convencionales (convencionalización), incrementaron, en sólo 10 días, su grasa corporal total en un 57%, y a las 2 semanas habían desarrollado resistencia a la insulina, todo ello pese a la disminución del consumo de alimentos y al aumento de actividad. Estudios observacionales realizados en humanos establecen asociaciones entre determinados componentes de la microbiota intestinal, la obesidad y la regulación del peso corporal3, así como entre la microbiota intestinal y la diabetes mellitus tipo 28. Un número importante de estos estudios indican que el fenotipo delgado y la reducción efectiva del peso corporal, tras intervenciones con restricción calórica, están relacionadas con aumentos del filo Bacteroidetes o subgrupos del género Bacteroides, acompañados en algunos casos de reducciones del filo Firmicutes o sus subgrupos (Clostridium)3. Sin embargo, también existen estudios contradictorios y no se conoce con certeza qué grupos bacterianos son los realmente relevantes en la obesidad6. Otro factor determinante en la génesis de diversas enfermedades, podría ser la diversidad microbiana. Los individuos con menor diversidad, como las personas poco activas4, obesas y/o con enfermedad inflamatoria intestinal, tienden a presentar mayor adiposidad, resistencia insulínica, dislipidemia y un fenotipo inflamatorio más pronunciado comparado con aquellos con alta diversidad9. Cambios en la dieta han mostrado tener efectos importantes sobre la estructura microbiana fecal. La composición de macronutrientes (es decir, la proporción de proteínas, hidratos de carbono y grasas) de los alimentos parece influir en la composición del ecosistema intestinal, y posiblemente cualquier alteración en los hábitos alimenticios también lo haga5. Estudios realizados en humanos muestran que las modificaciones de la microbiota inducidas por la dieta, también contribuyen a regular el balance energético. Así, un aumento de la ingesta calórica total conlleva un incremento de la proporción Firmicutes/Bacteroides que se ha asociado con un aumento en la capacidad de extraer y absorber energía de la dieta10. A estos estudios observacionales, se suman un número cada vez mayor de estudios de intervención, principalmente con modelos animales, que pretenden dilucidar los posibles mecanismos de acción de la microbiota y sus componentes en la obesidad, y que son necesarios para avanzar en el conocimiento de en qué medida podemos modificar favorablemente la microbiota intestinal a través de la dieta. Recientemente, De Vadder et al. (2014), han puesto de manifiesto el mecanismo que podría explicar, al menos en parte, la importancia y el efecto beneficioso de la fermentación bacteriana de la fibra soluble sobre la obesidad y el control glucémico, mediante la activación de la gluconeogénesis intestinal11.

Modulación de la microbiota intestinal como estrategia para combatir la obesidad La existencia de una relación entre la microbiota intestinal y los trastornos metabólicos y sus bases fisiopatológicas, demostrada al menos en modelos animales, sugiere que la manipulación intencionada de la microbiota puede constituir una herramienta más para reducir la prevalencia de obesidad. En algunos estudios, las modificaciones de la microbiota intestinal inducida por antibióticos, prebióticos y probióticos condujeron a una mejora del proceso inflamatorio en paralelo a la mejora de la sensibilidad a la insulina y disminución de la adiposidad. Sin embargo, estos efectos se han observado fundamentalmente en modelos animales y su posible efectividad en humanos aún no está demostrada. Distintas cepas bacterianas principalmente de los géneros Lactobacillus spp. y Bifidobacterium spp. han sido evaluadas en diferentes modelos animales de obesidad y de alteraciones metabólicas con el fin de entender su posible papel, observándose en algunos casos efectos opuestos y con mecanismos de acción en gran parte desconocidos12,13. En conclusión, los resultados obtenidos en los ensayos con animales de experimentación muestran que algunas cepas bacterianas pueden mejorar significativamente las alteraciones asociadas a la obesidad, pero que el efecto depende de la cepa evaluada y del número de unidades formadoras de colonias (UFC)3,14. Estudios realizados mediante trasplante fecal a pacientes con síndrome metabólico también han mostrado repercutir de forma positiva en la resistencia a la insulina15. Sin embargo, se carece de estudios de intervención en humanos con cepas bacterianas específicas y con un adecuado diseño experimental que demuestren resultados significativos y reproducibles en alteraciones relacionadas con la obesidad. Por ello, resulta necesario seguir avanzando en la identificación de las bacterias que favorezcan o puedan prevenir la obesidad y en su evaluación mediante estudios de intervención especialmente en humanos. Asimismo, es necesario continuar avanzando en la identificación de los mecanismos de acción de bacterias potencialmente beneficiosas en modelos preclínicos. De este modo, el uso de intervenciones dietéticas que tengan como diana el ecosistema intestinal podría convertirse en una herramienta para combatir la actual epidemia de obesidad de forma más eficaz.

BIBLIOGRAFÍA

1. Ng M, Fleming T, Robinson M, Thomson B, Graetz N, Margono C, et al. Global, regional, and national prevalence of overweight and obesity in children and adults during 19802013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2014; 384(9945): 766-81.
2. Johnson AM, Olefsky JM. The origins and drivers of insulin resistance. Cell. 2013; 152(4): 673-84.
3. Sanz Y, Rastmanesh R, Agostoni C. Understanding the role of gut microbes and probiotics in obesity: how far are we? Pharmacol Res. 2013; 69(1): 144-55.
4. Clarke SF, Murphy EF, O’Sullivan O, Lucey AJ, Humphreys M, Hogan A, et al. Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity. Gut. 2014. pii:gutjnl-2013-306541.
5. Tremaroli V, Bäckhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature. 2012; 489(7415): 242-9.
6. Bäckhed F, Fraser CM, Ringel Y, Sanders ME, Sartor RB, Sherman PM, et al. Defining a healthy human gut microbiome: current concepts, future directions, and clinical applications. Cell Host Microbe. 2012; 12(5): 611-22.
7. Bäckhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004; 101(44): 15718-23.
8. Kootte RS, Vrieze A, Holleman F, Dallinga-Thie GM, Zoetendal EG, de Vos WM, et al. The therapeutic potential of manipulating gut microbiota in obesity and type 2 diabetes mellitus. Diabetes Obes Metab. 2012; 14(2): 112-20.
9. Gootteland, M. El papel de la microbiota intestinal en el desarrollo de la obesidad y de la diabetes de tipo-2. Rev Chil Endocrinol Diabetes. 2013; 6: 155-62.
10. Jumpertz R, Le DS, Turnbaugh PJ, Trinidad C, Bogardus C, Gordon JI, et al. Energy-balance studies reveal associations between gut microbes, caloric load, and nutrient absorption in humans. Am J Clin Nutr. 2011; 94(1): 58-65.
11. De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, Goncalves D, Vinera J, Zitoun C, Duchampt A, et al. Microbiota-generated metabolites promote metabolic benefits via gut-brain neural circuits. Cell. 2014; 156(1-2): 84-96.
12. Delzenne NM, Neyrinck AM, Cani PD. Modulation of the gut microbiota by nutrients with prebiotic properties: consequences for host health in the context of obesity and metabolic syndrome. Microb Cell Fact. 2011; 10 (Suppl 1): S10.
13. Drissi F, Merhej V, Angelakis E, El Kaoutari A, Carrière F, Henrissat B, Raoult D. Comparative genomics analysis of Lactobacillus species associated with weight gain or weight protection. Nutr Diabetes. 2014; 4: e109.
14. Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014; 11(8): 506-14.
15. Vrieze A, Van Nood E, Holleman F, Salojärvi J, Kootte RS, Bartelsman JF, et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology. 2012; 143(4): 913-6.

Autor: Jesús Sanchis-Chordá Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IATA-CSIC), Valencia, España.Publicado en Revista Española de Nutrición. Octubre 2014