La microbiota intestinal en la dieta y la salud humana

Publicada en por docbiohacker

La controversia sobre lo que constituye una dieta saludable ha persistido desde el advenimiento de la nutrición como disciplina científica y el establecimiento de directrices nutricionales gubernamentales. La aparición de la microbiota intestinal como regulador clave de la salud y la enfermedad ha complicado aún más esta cuestión. Existe una relación entre la dieta y la microbiota intestinal, de modo que los factores dietéticos se encuentran entre los moduladores más potentes de la composición y función de la microbiota. A su vez, los microbios intestinales influyen en la absorción, el metabolismo y el almacenamiento de los nutrientes ingeridos, con efectos potencialmente profundos en la fisiología del huésped.

La microbiota intestinal humana consiste en trillones de células microbianas y miles de especies bacterianas. Las características específicas de composición difieren entre los individuos, y aunque la microbiota madura es bastante resistente, puede ser alterada dentro de los individuos tanto por estímulos internos como externos. La variabilidad interindividual y la plasticidad de la microbiota intestinal han dificultado los esfuerzos para identificar una microbiota «sana», aunque los marcadores de estabilidad microbiana, como la riqueza y la diversidad, se utilizan a menudo como indicadores de la salud intestinal debido a su asociación inversa con la enfermedad crónica y la disfunción metabólica . La plasticidad microbiana también crea una oportunidad distinta; al manipular varios factores externos, existe el potencial de remodelar la arquitectura y los resultados biológicos de los microbios intestinales para mejorar la salud humana.

La dieta es un factor externo importante que afecta a la microbiota intestinal, y la capacidad de la dieta para alterar la ecología microbiana fue reconocida por primera vez hace más de un siglo . Las alteraciones inducidas por la dieta transitoria ocurren independientemente del peso corporal y la adiposidad y son detectables en humanos entre 24 y 48 horas después de la manipulación dietética . Los efectos de la dieta en la ecología microbiana no son sorprendentes si se tiene en cuenta que los microbios intestinales, al igual que sus huéspedes humanos, utilizan los nutrientes ingeridos como combustible para los procesos biológicos fundamentales. Por lo tanto, los cambios en los patrones dietéticos de los huéspedes alteran el metabolismo bacteriano y favorecen a las especies más adecuadas para utilizar las fuentes de combustible consumidas. Lo que no se predijo después de las observaciones iniciales hace un siglo, y sólo ha salido a la luz en las últimas décadas, es el importante efecto que los cambios en la estructura microbiana inducidos por la dieta tienen sobre la fisiología humana y los procesos de la enfermedad.
Nutrientes
Carbohidratos accesibles a la microbiota:

Cuando se estudia en forma aislada, se ha demostrado que cada uno de los principales macronutrientes y numerosos micronutrientes modifican el microbioma intestinal. Entre los macronutrientes, los efectos de los carbohidratos dietéticos (CHO) son los mejor caracterizados. Los CHO simples como la sacarosa, tanto solos como parte de una dieta occidental alta en grasas y azúcares, causan una rápida remodelación de la microbiota y disfunción metabólica en animales de experimentación . Los CHO complejos exhiben una diversa gama de enlaces monosacáridos, muchos de los cuales son indigeribles para los humanos. Los microbios intestinales, por otro lado, poseen cientos de veces más enzimas que degradan el CHO y por lo tanto utilizan el CHO indigerible como su fuente de energía primaria. El término «fibra» se utiliza comúnmente para describir a estos CHO indigeribles, aunque esta designación es problemática dado que algunas fibras no son utilizadas por microbios intestinales (como la celulosa), mientras que otros CHO fácilmente fermentados quedan fuera de la definición de fibra (como los almidones resistentes). Sonnenburg y sus colegas propusieron recientemente el término «carbohidratos accesibles desde la microbiota», o MAC, para describir a los CHO que están metabólicamente disponibles para los microbios intestinales, y de aquí en adelante usaremos esa terminología.

Varias líneas de evidencia indican que las alteraciones en los MAC dietéticos tienen efectos importantes en la composición y función de la microbiota. Las sociedades agronómicas y nómadas cazadoras-recolectoras que consumen altos niveles de MAC muestran una mayor riqueza y diversidad microbiana en comparación con las de las sociedades industrializadas . Las dietas altas en MAC alteran la composición de la microbiota en humanos en cuestión de días o semanas . Los ratones alimentados con una dieta baja en MAC experimentan disminuciones en numerosos taxones, y la pérdida de diversidad se agrava a lo largo de varias generaciones de crías y no se recupera después de la reintroducción de los MAC . Las reducciones en la abundancia bacteriana con una ingesta baja de MAC no se observan uniformemente en todos los taxones bacterianos porque ciertas especies bacterianas que típicamente consumen glicoproteínas dietéticas también pueden utilizar las glicoproteínas de la capa de la mucosa intestinal como una fuente de energía alternativa. El sobrepastoreo de la capa de moco por parte de estas especies puede ser una consecuencia importante de la restricción del MAC, ya que se ha demostrado que el forraje crónico compromete la integridad de la barrera y aumenta la inflamación y la susceptibilidad a patógenos en estudios con animales .

Otra consecuencia de la restricción del MAC es la reducción de la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Los AGCC, los principales productos finales de la fermentación bacteriana, representan un excelente ejemplo de mutualismo entre los seres humanos y sus simbiontes bacterianos. Los MAC proporcionan una fuente de energía crítica para las bacterias intestinales, y la consiguiente producción de AGCC beneficia al huésped al servir como energía recuperada de carbohidratos que de otro modo serían inaccesibles, así como de potentes moléculas reguladoras con amplios efectos fisiológicos . Los AGCC envían señales a través del sistema nervioso central y de varios receptores acoplados a la proteína G (GPCR) para modular una serie de procesos fisiológicos, entre los que se incluyen la homeostasis energética, el metabolismo de los lípidos y los carbohidratos, y la supresión de las señales inflamatorias . Dos AGCC, butirato y propionato, también actúan como inhibidores de la histona deacetilasa, lo que sugiere que pueden influir epigenéticamente en la expresión génica del huésped (16). Por lo tanto, la disminución de la producción de AGCC y el aumento del forraje de la mucosidad representan dos consecuencias de la baja ingesta de MAC que dependen de la microbiota, y es tentador especular que estos procesos subyacen a los beneficios para la salud reconocidos desde hace mucho tiempo de las dietas ricas en fibra. Cabe señalar que no se ha examinado directamente la extensión de la búsqueda de alimento para el moco en los seres humanos ni su importancia en los procesos de las enfermedades humanas. Además, a pesar de los efectos protectores de los AGCC observados en modelos preclínicos, los humanos obesos y los ratones genéticamente obesos presentan un aumento de las concentraciones fecales y cecales de AGCC (17), lo que sugiere que pueden contribuir a una mejor cosecha de energía. Así pues, el estado de equilibrio energético de un individuo puede determinar si los efectos beneficiosos de la señalización de los AGCC sobre el metabolismo superan a las calorías adicionales cosechadas .

Es importante reconocer que los MACs representan un grupo diverso de oligo- y polisacáridos con una heterogeneidad estructural considerable y efectos diversos sobre la ecología microbiana. Un subconjunto específico de MACs ha sido denominado «prebiótico», que originalmente describía una clase de oligosacáridos que mejoran selectivamente el crecimiento de Bifidobacterium y Lactobacillus . Se ha demostrado que estos prebióticos canónicos, principalmente fructo y galactooligosacáridos de diferentes longitudes de cadena, alteran los miembros de la microbiota intestinal humana y modulan la inflamación y los marcadores del síndrome metabólico . A pesar de los datos prometedores sobre el uso de oligosacáridos para la regulación del apetito y las complicaciones relacionadas con la obesidad, la eficacia terapéutica de estos prebióticos en el tratamiento de afecciones gastrointestinales es variable . Varios estudios han demostrado que la restricción de los oligosacáridos y otros azúcares fermentables[una dieta baja en FODMAPs (oligosacáridos fermentables, disacáridos, monosacáridos y polioles)] alivia los síntomas del síndrome del intestino irritable.

Los avances tecnológicos que permiten el examen holístico de las respuestas microbianas a los componentes de la dieta han llevado a una reciente expansión del concepto de prebiótico . Aunque todavía se requiere el uso selectivo de un sustrato dietético por poblaciones microbianas específicas, la lista de sustratos potenciales y objetivos microbianos es más inclusiva. Por ejemplo, los sustratos prebióticos candidatos ahora incluyen componentes dietéticos no polisacáridos tales como grasas poliinsaturadas, ácido linoleico conjugado y fitoquímicos/fenólicos . Asimismo, los prebióticos pueden ser utilizados selectivamente por bacterias distintas de Bifidobacterium y Lactobacillus, siempre que los efectos netos sobre la salud del huésped sean beneficiosos. Como resultado de estos criterios de inclusión ampliados, los estudios que caracterizan las distintas interacciones huésped-microbio-sustrato son de particular interés.

Grasas dietéticas

Un aumento de la grasa en la dieta también altera sustancialmente la composición de la microbiota. Los ratones experimentales alimentados con una dieta alta en grasas (40 a 80% de ingesta calórica total) muestran disminuciones a nivel de filamentos en Bacteroidetes y aumentos en Firmicutes y Proteobacterias. Estos cambios se observaron en ratones resistentes al aumento de peso, lo que implica un efecto directo de los lípidos de la dieta sobre la microbiota. Los ratones libres de gérmenes (GF) están protegidos de las consecuencias metabólicas de las dietas ricas en grasas, lo que sugiere que los microbios intestinales pueden ser importantes mediadores de la disfunción metabólica inducida por los lípidos . La protección metabólica en ratones con GF puede deberse a una mayor oxidación de la grasa o a una menor absorción en el intestino delgado . Recientemente se ha descubierto que los microbios en el intestino delgado son muy susceptibles a la carga de grasa y esenciales para la digestión y absorción de lípidos . Estos datos sugieren que la especificidad regional de la composición de la microbiota puede tener importantes consecuencias funcionales y ponen de relieve la necesidad de realizar análisis espacialmente distintos a lo largo del tracto gastrointestinal. Es importante destacar que no todos los estudios han encontrado que los ratones GF están protegidos de las consecuencias metabólicas de una alimentación rica en grasas, y el contenido de colesterol de la dieta puede ser un factor determinante importante . Al igual que con los carbohidratos, los efectos de los lípidos sobre la microbiota dependen del tipo y la fuente de lípidos. Por ejemplo, los ratones alimentados con una dieta isocalórica rica en grasas saturadas de cadena larga derivadas principalmente de productos cárnicos mostraron una mayor resistencia a la insulina y a la inflamación de los tejidos adiposos en comparación con la de los ratones alimentados con una dieta rica en aceite de pescado. Estas alteraciones metabólicas fueron acompañadas por reducciones en la diversidad filogenética en los ratones alimentados con grasa saturada, y la recepción de microbiota transplantada de ratones alimentados con aceite de pescado abrogó la inflamación inducida por grasa saturada. Además, los ratones transgénicos que producen ácidos grasos poliinsaturados poseen un microbioma con diversidad filogenética mejorada que ofrece protección contra las consecuencias metabólicas de una dieta alta en grasas saturadas y azúcar.

Un mecanismo por el cual los microbios intestinales pueden mediar las consecuencias metabólicas de un consumo alto de grasa es a través de la translocación de lipopolisacáridos (LPS), un componente de la pared celular de las bacterias gramnegativas. Se han reportado incrementos en las LPS circulantes en humanos después de una comida alta en grasa, con efectos exacerbados en individuos obesos . Una vez en circulación, el LPS provoca una potente respuesta inflamatoria a través de la señalización de los 4 receptores de peaje, que ha sido implicada en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares y metabólicas . Aunque los datos existentes que vinculan el LPS circulante con las alteraciones cardiometabólicas son convincentes, el progreso en esta área se ha visto obstaculizado por la incapacidad de los ensayos disponibles para distinguir entre LPS estimulante y no estimulante, así como por los inhibidores circulantes que reducen la precisión de la cuantificación de la LPS . Además, aunque se ha informado de la presencia de LPS circulante en individuos obesos y se correlaciona con marcadores de enfermedad metabólica, no se ha examinado la relación causal directa en la enfermedad humana .

Los ácidos biliares primarios se producen en el hígado a partir del colesterol y facilitan la digestión de los lípidos de la dieta. Una vez generados, los ácidos biliares primarios son secretados en el intestino delgado, donde facilitan la solubilización y absorción de lípidos. Las alteraciones microbianas de los ácidos biliares primarios incluyen la hidrólisis de aminoácidos conjugados, 7α/β-dehydroxylation, y la oxidación y epimerización de grupos hidroxilos en varias posiciones . Los ratones con GF muestran una mayor abundancia y una menor diversidad de ácidos biliares en comparación con los ratones convencionales, y se ha observado un enriquecimiento de ácidos biliares secundarios específicos en casos de cáncer colorrectal . Además de su función canónica de ayuda a la digestión de lípidos, los ácidos biliares actúan como moléculas de señalización dinámica a través del receptor farnesoide X (FXR) y el receptor de ácido biliar 1 acoplado a la proteína G (TGR5). Al igual que los AGCC, se ha demostrado que los ácidos biliares regulan la homeostasis energética, el metabolismo de la glucosa y la inmunidad innata . Datos más recientes sugieren que los microbios intestinales también tienen efectos directos sobre la expresión y señalización de FXR y TGR5 . Por lo tanto, la microbiota intestinal ayuda a regular la composición, abundancia y señalización de los ácidos biliares, y esta regulación puede tener importantes implicaciones no sólo para la digestión y absorción de lípidos, sino también para el desarrollo y prevención de enfermedades metabólicas. Actualmente se están examinando varias terapias dirigidas por ácido biliar para detectar afecciones relacionadas con la obesidad y, a medida que se prueba la utilidad clínica de estas terapias, será importante tener en cuenta la composición de la microbiota a la hora de determinar la eficacia y la seguridad interindividual.

Proteína dietética

Las proteínas alimentarias también modulan la composición microbiana y la producción de metabolitos, y los aminoácidos proporcionan a los microbios intestinales carbono y nitrógeno esenciales. El catabolismo aminoácido produce numerosos metabolitos que afectan la fisiología del huésped . Por ejemplo, aunque los AGCC se derivan principalmente de la fermentación del MAC, también son subproductos del metabolismo bacteriano de los aminoácidos. La contribución relativa del metabolismo de aminoácidos a la producción total de AGCC es incierta, pero la ingesta total de proteínas y fibras son factores que influyen. Los metabolitos adicionales del catabolismo de aminoácidos incluyen ácidos grasos de cadena ramificada, indoles, fenoles, amoníaco y aminas, todos los cuales pueden afectar la salud humana. Por ejemplo, los fenoles, los indoles y las aminas pueden combinarse con el óxido nítrico para formar compuestos genotóxicos N-nitroso que están asociados con cánceres gastrointestinales en poblaciones humanas . Por el contrario, el ácido indolepropiónico, un metabolito microbiano del triptófano, mantiene la homeostasis intestinal y protege de la colitis experimental . El acetato de indole-3, otro metabolito del triptófano derivado de bacterias, ha demostrado recientemente que reduce la inflamación de los hepatocitos y macrófagos . La fuente de proteínas alimentarias también determina la naturaleza de los productos metabólicos dependientes de la microbiota. Esto quizás se ejemplifique mejor con la producción del compuesto óxido de trimetilamina (TMAO) a partir del aminoácido l-carnitina, que es abundante en proteína animal pero no vegetal. El TMAO predice los eventos cardiovasculares en varias poblaciones y ha sido implicado en el desarrollo de la enfermedad del hígado graso . Un inhibidor de la producción de TMAO recientemente desarrollado redujo la agregación plaquetaria y la formación de trombo en animales de experimentación, aumentando el potencial de las terapias dirigidas por TMAO . Colectivamente, estos datos destacan que los vastos efectos de los metabolitos de aminoácidos derivados de la microbiota sobre la fisiología del huésped están empezando a surgir y representan un área madura para futuras investigaciones.

Micronutrientes

Además de los principales macronutrientes, la microbiota intestinal regula tanto la síntesis como la producción metabólica de diversos micronutrientes. Las vitaminas B, por ejemplo, pueden ser sintetizadas por más de 100 especies bacterianas, y el análisis de las vías de síntesis implicadas sugiere que las bacterias intercambian de forma cooperativa las vitaminas B para garantizar la supervivencia. La relación entre las vitaminas y la microbiota parece ser bidireccional porque varias vitaminas suministradas por el huésped forman la composición microbiana y proporcionan funciones críticas dentro de las bacterias. La riboflavina, por ejemplo, regula la transferencia de electrones extracelulares bacterianos y el estado redox , y la vitamina D y su receptor ayudan a regular la inflamación intestinal, en parte moldeando la ecología microbiana . Al igual que las vitaminas, los metales son cofactores necesarios para numerosos procesos fisiológicos de mamíferos y bacterias y pueden alterar drásticamente la microbiota. La deficiencia de zinc, que es un fuerte factor de riesgo para la diarrea infantil potencialmente mortal en los países en desarrollo, aumenta las poblaciones de bacterias patógenas . El hierro es un micronutriente esencial para el crecimiento de patógenos, y la restricción de la ingesta de hierro es una forma eficaz de inmunidad nutricional contra el establecimiento de patógenos. La leche materna humana transmite lactoferrina, una glicoproteína fijadora de hierro, para proteger al intestino del bebé no desarrollado de la colonización de patógenos, y la administración de suplementos de hierro en los bebés puede aumentar el crecimiento de patógenos y la inflamación intestinal . A pesar de los efectos bacteriogénicos observados del hierro, se ha descubierto recientemente que la suplementación en ratones experimentales suprime la virulencia del patógeno entérico de los roedores Citrobacter rodentium, convirtiendo esencialmente al patógeno en un microbio comensal . El alto consumo de sal ha sido implicado en las consecuencias cardiovasculares de las dietas occidentales. Datos recientes sugieren que los efectos hipertensivos de las dietas altas en sal en animales de experimentación y en humanos están mediados por la reducción de los niveles de Lactobacillus y los subsiguientes aumentos en las células T ayudantes proinflamatorias 17 . Colectivamente, las interacciones identificadas hasta ahora entre la microbiota y los micronutrientes, así como de otras interacciones que sin duda esperan ser descubiertas, representan una importante vía de investigación futura. Los datos también destacan la importancia de monitorear la composición de los micronutrientes en los estudios de intervención dietética centrados en la microbiota y engendran la necesidad de ensayos clínicos en poblaciones en riesgo de sufrir deficiencias de vitaminas y minerales.

Aditivos alimentarios

El impacto de los aditivos alimentarios en la microbiota intestinal y la homeostasis intestinal representa otra área poco estudiada con implicaciones potenciales para la salud humana. Aunque las consecuencias microbianas y para la salud de las dietas occidentales se atribuyen típicamente a la composición de los macronutrientes, varios estudios sugieren que los efectos perjudiciales pueden deberse a los aditivos alimentarios. Por ejemplo, la administración de dos emulsionantes dietéticos, polisorbato 80 y carboximetilcelulosa,pueden estar relacionados con obesidad inducida, inflamación intestinal y disfunción metabólica en ausencia de otras manipulaciones dietéticas en ratones. La microbiota era necesaria y suficiente para estos efectos, ya que los ratones con FG estaban protegidos de las consecuencias perjudiciales, y la transferencia de la microbiota desde ratones tratados con emulsionantes era suficiente para recapitular los trastornos metabólicos . Estos resultados son particularmente sorprendentes dada la amplia gama de alimentos en los que se encuentran estos emulsionantes (tales como productos sin gluten y con un contenido reducido de grasa, helados, vino y encurtidos), y que las dosis utilizadas en el estudio se encuentran dentro de la cantidad consumida por los seres humanos. Además de los emulsionantes, los edulcorantes no nutritivos (SNN) se han relacionado con alteraciones metabólicas asociadas con el intestino. En una serie de experimentos en los que se utilizaron roedores y humanos, el consumo de SNN indujo una intolerancia a la glucosa dependiente de la microbiota . Sin embargo, los datos colectivos relativos a los efectos de la SNN sobre la microbiota intestinal y la función metabólica son equívocos, y es importante reconocer que la SNN representa una amplia clase de sustancias con una enorme diversidad estructural y funcional. Por lo tanto, los efectos fisiológicos de un SNN en particular no deben generalizarse, y se necesitan estudios adicionales de intervención humana que examinen el impacto de los SNN individuales.

Patrones alimenticios

Una limitación obvia para estudiar los efectos sobre la salud de los nutrientes individuales es que estos nutrientes rara vez se consumen aisladamente; por lo tanto, la manipulación experimental de un macronutriente individual invariablemente altera la ingesta de otros macronutrientes que pueden tener efectos metabólicos en sí mismos. Por ejemplo, las dietas ricas en grasa suelen ser bajas en fibra, y puede ser esta última característica, y sus efectos secundarios sobre la microbiota, la que impulsa algunas de las consecuencias metabólicas de la dieta, en lugar del elevado contenido de grasa por sí misma. Dadas las limitaciones de estudiar los nutrientes en forma aislada, cada vez se presta más atención a este reduccionismo experimental y a examinar los efectos sobre la salud de patrones dietéticos más amplios.
Dieta cetogénica

La dieta cetogénica se caracteriza por un consumo muy bajo de CHO (5 a 10% de la ingesta calórica total), suficiente para mejorar la producción de cetonas. Se desarrolló originalmente como tratamiento para la epilepsia infantil refractaria, y la respuesta de la microbiota intestinal a una dieta cetogénica parece desempeñar un papel en la eficacia de esta intervención en niños epilépticos . Los datos de animales sugieren que los efectos neuroprotectores son mediados a través de la modulación de bacterias intestinales específicas que mejoran los niveles de ácido aminobutírico/glutamato en el hipocampo . En los últimos años, los beneficios de las dietas cetogénicas se han extendido más allá del control de las convulsiones, y las dietas se adoptan comúnmente para la pérdida de peso y se ha demostrado que aumentan la longevidad y reducen la aparición de enfermedades en animales de experimentación . Por el contrario, algunos estudios en humanos que examinaron las dietas cetogénicas sugieren impactos negativos en la ecología microbiana y la salud intestinal. Sin embargo, estos estudios se realizaron en cohortes pequeñas con condiciones metabólicas específicas , limitando la generalización a poblaciones más grandes. Debido a que las versiones modificadas de las dietas cetogénicas están creciendo rápidamente en popularidad, es necesario examinar su seguridad a largo plazo y sus impactos sobre la microbiota intestinal y el medio ambiente intestinal.

Dieta paleolítica

La dieta paleolítica, que busca imitar los patrones dietéticos de las sociedades preagrícolas, a menudo se implementa como una dieta alta en proteínas y baja en carbohidratos para la pérdida de peso de los individuos en las sociedades occidentales. Clínicamente, se está explorando la dieta paleolítica para el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), y aunque los hallazgos iniciales fueron prometedores, el estudio se llevó a cabo en una cohorte pequeña, y se requirió la administración de suplementos nutricionales adicionales para reducir las deficiencias de hierro y vitamina D . Aunque hay una escasez de estudios de intervención que examinen los efectos específicos de la microbiota de la sustitución de una dieta occidental por una dieta paleolítica, los estudios comparativos entre las poblaciones industrializadas y las sociedades modernas de cazadores y recolectores han proporcionado cierta información. Los Hadza, una tribu de cazadores-recolectores cuyo estilo de vida ha sido descrito como imitando al de las comunidades paleolíticas, experimentan pocas enfermedades metabólicas que plagan las sociedades industrializadas, y su microbiota se caracteriza por una mayor diversidad microbiana . Sin embargo, es difícil atribuir estos beneficios para la salud y la microbiota a una menor ingesta de CHO por sí sola, ya que la dieta de Hadza es rica en MAC de origen vegetal, y su microbiota contiene una alta abundancia de bacterias metabolizadoras de CHO . Además, las dietas de las sociedades occidentales carecen de muchos de los alimentos tradicionales y de la variación estacional de los Hadza, lo que pone de relieve los limitados paralelismos entre las dietas tradicionales de los cazadores-recolectores y las dietas modernas del Paleolítico adoptadas por los individuos en las sociedades occidentales.

Dietas veganas/vegetarianas

Las dietas ricas en plantas han sido durante mucho tiempo una característica clave de las recomendaciones dietéticas, y las dietas veganas/vegetarianas se asocian con resultados de salud positivos y un menor riesgo de enfermedad . Estos efectos beneficiosos pueden extenderse a la microbiota intestinal. Los alimentos vegetales constituyen la principal fuente de MAC en la dieta, y la microbiota de los individuos que consumen dietas vegetarianas o predominantemente vegetales exhiben una mayor capacidad de fermentación del MAC. Sin embargo, algunos estudios de intervención y transversales han observado sólo diferencias de microbiota modestas entre omnívoros y vegetarianos y sugieren que los efectos del patrón dietético sobre la microbiota son mayores a nivel de género y especie y relativamente mínimos sobre características compositivas más amplias, como la diversidad y la riqueza . A pesar de la ausencia de cambios en la composición de la microbiota a nivel mundial, los cambios a nivel de especie parecen suficientes para alterar los resultados metabólicos, ya que la producción de AGCC suele aumentar en los vegetarianos. No está claro hasta qué punto estos productos metabólicos microbianos median los efectos beneficiosos de las dietas vegetarianas.

Además de proporcionar MAC, los alimentos vegetales proporcionan una fuente diversa de fitoquímicos, pequeñas moléculas biológicamente activas con el potencial de afectar la salud humana. Dentro de la planta, muchos fitoquímicos son glicosilados, reduciendo su biodisponibilidad y bioactividad cuando se consumen. Como resultado, los fitoquímicos a menudo llegan al tracto intestinal inferior y pueden tener efectos antimicrobianos y antiinflamatorios directos en el intestino. Además, los fitoquímicos pueden ser modificados por enzimas microbianas en metabolitos con mayor biodisponibilidad y bioactividad alterada . Un ejemplo destacado es la bioconversión de las isoflavonas de soja naturales en équolo , que presenta una mayor biodisponibilidad en comparación con la de los compuestos parentales. Por lo tanto, las alteraciones mediadas por microbios en la biodisponibilidad fitoquímica pueden representar un mecanismo adicional que subyace a los efectos beneficiosos de las dietas basadas en plantas.

Dieta mediterránea

La dieta mediterránea enfatiza el consumo de una variedad de alimentos (frutas, verduras, legumbres, grasas insaturadas e ingesta limitada de carne roja) en lugar de la exclusión de determinados grupos de alimentos o el confinamiento a proporciones específicas de macronutrientes. Numerosos estudios epidemiológicos y ensayos clínicos han demostrado que seguir una dieta mediterránea reduce el riesgo de mortalidad por todas las causas y de enfermedades crónicas múltiples . Aunque sólo unos pocos de estos estudios han examinado los efectos sobre la composición de la microbiota, los datos existentes indican que la dieta mediterránea produce perfiles favorables de microbiota y producción de metabolitos, con una diversidad microbiana paralela a los niveles de adherencia dietética . Por ejemplo, una mayor adherencia al patrón dietético mediterráneo se asoció con una menor proporción de Firmicutes:Bacteroidetes y una mayor detección de AGCC en las heces . Colectivamente, estos estudios sugieren que se debería hacer hincapié en la inclusión suficiente de una variedad de alimentos de origen vegetal en lugar de la exclusión de los alimentos de origen animal, y apoyan el concepto de que la diversidad de la dieta es un motor de la estabilidad de la microbiota.

Dietas dirigidas a la microbiota

Recientemente han surgido una serie de dietas dirigidas a la microbiota, con la creciente conciencia pública de la microbiota intestinal y su potencial para influir en la salud humana. Aunque la premisa científica de muchas de estas dietas está lógicamente arraigada en los paradigmas predominantes, no reconocen las muchas lagunas en nuestro conocimiento sobre las interacciones entre la dieta, los microbios y los huéspedes. La dieta específica de carbohidratos (MCS) restringe los carbohidratos complejos y el azúcar refinada bajo la premisa de que estos compuestos son malabsorbidos en el tracto gastrointestinal, lo que lleva a un sobrecrecimiento bacteriano y a la disbiosis intestinal. Al igual que la dieta baja en FODMAP, existen algunas pruebas que sugieren que los individuos con enfermedad de intestino irritable experimentan beneficios cuando siguen una ECF (74), aunque el cumplimiento a largo plazo de esta dieta restrictiva es difícil. Un derivado de la MCS es la dieta del síndrome intestinal y psicológico (GAPS, por sus siglas en inglés), que se expande más allá de la exclusión dietética de alimentos específicos mediante la adición de alimentos que se afirma que tienen potencial de curación intestinal. Esto incluye el consumo de caldo óseo rico en nutrientes para regenerar el revestimiento intestinal y alimentos antimicrobianos como el ajo para reducir la carga de patógenos. Aunque los médicos de medicina alternativa suelen recetar esta dieta para afecciones que van desde el autismo hasta la depresión, sólo existe evidencia anectotal en lugar de científica que apoye que la adherencia produce los efectos deseados sobre los resultados de salud. Un estudio que apoya el uso de una dieta similar fue retirado recientemente de la revista PLOS ONE debido a varios problemas, incluyendo la ausencia de un grupo de control, la descripción inadecuada de los métodos y la falta de análisis de microbiota . Por último, aunque no es una dieta en sí misma, existe la creencia común de que los alimentos fermentados que contienen probióticos modifican la microbiota intestinal y confieren beneficios para la salud del huésped. Sin embargo, los alimentos fermentados rara vez contienen cantidades adecuadas de organismos probióticos específicos. Además, hay pruebas limitadas de la función de los probióticos como moduladores de la microbiota intestinal humana, y datos recientes sugieren que incluso las cantidades suplementarias de probióticos ejercen efectos limitados sobre la ecología intestinal humana e incluso pueden ser perjudiciales con respecto a la recolonización de la microbiota después del uso de antibióticos . Con la excepción del yogur, los beneficios de los alimentos fermentados no han sido clínicamente probados, y los estudios que examinan los efectos del yogur para el control del peso son equívocos . La evidencia sugiere que el ácido acético, un subproducto metabólico de la fermentación, suprime el apetito y reduce la respuesta de la insulina postprandial y las excursiones de la glucosa . Además, algunos alimentos fermentados tienen un mayor contenido de nutrientes y vitaminas del grupo B elevadas en comparación con las formas no fermentadas del mismo alimento , lo que sugiere que cualquier beneficio añadido puede deberse a los metabolitos microbianos y no a los propios microbios.

dieta mediterránea

La dieta mediterránea enfatiza el consumo de una variedad de alimentos (frutas, verduras, legumbres, grasas insaturadas e ingesta limitada de carne roja) en lugar de la exclusión de determinados grupos de alimentos o el confinamiento a proporciones específicas de macronutrientes. Numerosos estudios epidemiológicos y ensayos clínicos han demostrado que seguir una dieta mediterránea reduce el riesgo de mortalidad por todas las causas y de enfermedades crónicas múltiples (64, 70). Aunque sólo unos pocos de estos estudios han examinado los efectos sobre la composición de la microbiota, los datos existentes indican que la dieta mediterránea produce perfiles favorables de microbiota y producción de metabolitos, con una diversidad microbiana paralela a los niveles de adherencia dietética (71-73). Por ejemplo, una mayor adherencia al patrón dietético mediterráneo se asoció con una menor proporción de Firmicutes:Bacteroidetes y una mayor detección de AGCC en las heces (73). Colectivamente, estos estudios sugieren que se debería hacer hincapié en la inclusión suficiente de una variedad de alimentos de origen vegetal en lugar de la exclusión de los alimentos de origen animal, y apoyan el concepto de que la diversidad de la dieta es un motor de la estabilidad de la microbiota.

Perspectivas y orientaciones futuras

Los datos recogidos durante la última década han identificado la microbiota intestinal como un factor importante que define la variación interindividual en el riesgo de enfermedad y la respuesta dietética. El ascenso de la microbiota intestinal como un regulador clave de la fisiología humana ha generado un enorme entusiasmo dentro y fuera de la comunidad científica, como lo demuestra el aumento exponencial de las publicaciones centradas en la microbiota y el crecimiento del mercado de los probióticos hasta convertirse en una industria multimillonaria. La rapidez de este ascenso, sin embargo, plantea un desafío sustancial en la medida en que la comercialización y popularidad de las terapias dirigidas a la microbiota se han acelerado a pesar del hecho de que las cuestiones fundamentales relacionadas con la microbiota y su relación con la dieta y la salud humana siguen sin resolverse. Por ejemplo, gran parte de los datos actuales que vinculan la microbiota con los procesos de la enfermedad se han generado en modelos animales, y se necesitan estudios de alimentación humana para confirmar su relevancia antes de que puedan traducirse en consejos prácticos de nutrición.

La plasticidad de la microbiota hace que las intervenciones orientadas a los microbios sean un enfoque atractivo para la prevención y el tratamiento de enfermedades. Sin embargo, a pesar de las alteraciones reportadas de la microbiota intestinal en respuesta a intervenciones dietéticas a corto plazo, los patrones dietéticos a largo plazo se asocian con conformaciones estables de la microbiota que son difíciles de alterar . Además, los miembros de la microbiota que responden a la dieta representan a menudo una pequeña proporción de la comunidad total, lo que requiere una mejor comprensión de si los cambios en las poblaciones tratables son suficientes para obtener resultados fisiológicos en el huésped. Por último, el grado de plasticidad de la microbiota y, por lo tanto, el potencial de respuesta a las intervenciones dirigidas por la microbiota, puede depender de las poblaciones microbianas de referencia y de los patrones alimenticios anteriores . Por ejemplo, datos recientes de ratones colonizados por bacterias humanas indican que las dietas asociadas con una diversidad microbiana reducida pueden tener una capacidad de respuesta reducida a las intervenciones dietéticas, lo que requiere una reexposición a microorganismos que responden a la dieta . Por lo tanto, la identificación de la presencia de microorganismos clave que responden a la dieta puede ser importante para predecir el éxito de las intervenciones dietéticas en humanos.

Aunque la plasticidad ofrece una oportunidad para las terapias dirigidas a la microbiota, representa una espada de doble filo, ya que también cataliza los efectos nocivos de los factores estresantes externos, como una dieta poco saludable. La disbiosis, una alteración en la composición de la microbiota asociada a un estado de enfermedad, se ha relacionado con una dieta deficiente y numerosas enfermedades crónicas. Sin embargo, la determinación de una definición absoluta, más que comparativa, de la disbiosis sigue siendo una cuestión fundamental sin resolver. La «hipótesis de Anna Karenina» recientemente propuesta sugiere que la disbiosis no es un patrón definitivo, sino más bien la pérdida de estabilidad de la microbiota, lo que resulta en la dispersión de la norma. Esto indica la necesidad de definir una microbiota saludable, lo cual es problemático a nivel individual, dado que factores como el medio ambiente, la genética, la dieta pasada, el ejercicio y la geografía juegan un papel importante en la formación de la microbiota, y estas influencias individuales pueden o no traducirse en resultados tangibles para la salud.

A pesar de las actuales cuestiones sin resolver que limitan la traducción práctica y clínica de la investigación de la microbiota, varios desarrollos nuevos prometen un avance continuo en este campo. La integración de los datos proteómicos y metabolómicos con los métodos existentes de evaluación de la microbiota basados en el ADN podría eludir la necesidad de definir poblaciones microbianas sanas frente a no sanas a medida que surjan perfiles funcionales más precisos. Con este fin, se lanzó recientemente el Proyecto de Microbioma Humano Integrado para caracterizar funcionalmente a las cohortes humanas en varias etapas de la vida y en el inicio de estados de enfermedad específicos. Además, las nuevas herramientas bioinformáticas y los algoritmos de modelización están mejorando nuestra capacidad para aplicar los datos de la microbiota a los resultados humanos. Ejemplos de éxitos recientes incluyen el desarrollo de algoritmos que incorporan perfiles de microbiota para predecir el aumento de peso después de la dieta y desarrollar recomendaciones dietéticas personalizadas para el control de las respuestas glucémicas postprandiales. Estos ejemplos demuestran cómo la realización del potencial de las interacciones entre la microbiota y la dieta podría cambiar los enfoques futuros de la nutrición.

Referencias.

  • Christopher L. Gentile,
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