Journal of Translational Medicine 2017
(Estudio – Traducido por Instituto Nutrigenómica – Parte 1 de 5)
Resumen
Estudios recientes han sugerido que el microbioma intestinal juega un papel importante en la modulación del riesgo de varias enfermedades crónicas, incluyendo la enfermedad inflamatoria intestinal, la obesidad, la diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares y cáncer.Paralelamente, ahora se sabe que la dieta juega un papel importante en la formación del microbioma, mediante experimentos que muestran que las alteraciones alimenticias pueden inducir cambios microbianos temporales dentro de un período de 24 horas. Dada esta asociación, podría haber beneficios terapéuticos importantes al alterar la composición microbiana a través de la dieta. Esta reseña evalúa de forma sistemática datos actuales relacionados con los efectos de varios componentes alimenticios comunes en la microbiota intestinal. Mostramos que el consumo de tipos particulares de alimentos producen cambios predecibles en los géneros bacterianos existentes del huésped. Por otra parte, la identidad de estas bacterias afecta los parámetros inmunes y metabólicos del huésped, con amplias implicaciones para la salud humana. El conocimiento de estas relaciones será de una enorme utilidad tanto para el médico como para el paciente.
Antecedentes
El microbioma humano
El microbioma humano engloba 1,014 microorganismos residentes, incluyendo a bacterias, virus, hongos y protozoarios, que guardan un esquema comensalista en el tracto intestinal humano [1]. Entre estos, las bacterias representan el grupo mejor estudiado y serán el tema principal de esta reseña. De entre todos los grupos bacterianos predominantes en el microbioma se encuentran las Firmicutes Gram positivas y las Bacteroidetes Gram negativas [2, 3]. Recientemente, se ha demostrado que la microbiota puede ser subdividida de forma efectiva en diferentes enterotipos, cada uno enriquecido por un género bacteriano particular, pero que todos parecen compartir una alta uniformidad funcional [4]. Esta uniformidad existe independientemente de las diferentes propiedades del huésped, como la edad, el sexo, el índice de masa corporal y la nacionalidad [5].
La mayoría de los microorganismos residen dentro de las partes más distales del tracto digestivo, donde su biomasa sobrepasa las 1,011 células por gramo [6]. Los microbios en el intestino distal contribuyen a la salud del huésped a través de la biosíntesis de vitaminas y aminoácidos esenciales, así como mediante la generación de importantes subproductos metabólicos a partir de componentes alimenticios que quedan sin digerir en el intestino delgado [7]. Los subproductos consistentes en ácidos grasos de cadena corta (SCFA por sus siglas en inglés) como el butirato, el propionato, y el acetato, actúan como una fuente principal de energía para las células epiteliales intestinales y podrían, por lo tanto, reforzar la barrera mucosa [8]. Adicionalmente, los estudios realizados utilizando ratones sin gérmenes, sugieren que la microbiota promueve de forma directa la inmunidad intestinal local a través de sus efectos en la expresión de receptores que actúan como puntos de control (TLR) [9], células que presentan antígenos, células T diferenciadas y folículos linfoides [10, 11], al igual que afectan la inmunidad sistémica a través de un mayor número de células esplénicas CD4+ T y la expresión sistémica de anticuerpos [12].
Estos beneficios registrados y más, han llevado a un creciente interés en la capacidad de modificar la microbiota intestinal. Un cambio agudo en la dieta– por ejemplo, a un régimen estrictamente carnívoro, o vegetariano– altera la composición en un plazo de tan sólo 24 horas a partir del inicio, con un plazo de 48 horas después de descontinuar de la dieta, para volver a la condición anterior [13]. Por otro lado, el microbioma intestinal de los animales a los que se dio una dieta alta en grasas y alta en azúcares, es más proclive a un trastorno del ritmo circadiano [14]. Ciertos estudios también sugieren que el estrés y la inflamación sistémica considerables– tal como la inducida a través de una severa lesión por quemaduras– también puede producir cambios agudos característicos en la microbiota intestinal en un plazo de tan sólo un día a partir de la ocurrencia sostenida de este evento [15].
El microbioma en las enfermedades
Estudios que examinan la composición y el rol del microbioma intestinal en estadios de diferentes enfermedades han descubierto relaciones entre las enfermedades intestinales inflamatorias (EII), las enfermedades inflamatorias de la piel como la psoriasis y la dermatitis atópica, la artritis autoinmune, la diabetes tipo 2, la obesidad, y la arterosclerosis. Por ejemplo, los pacientes con EII, por lo general tienen menos diversidad bacteriana así como un número menor de Bacteroides y Firmicutes– los cuales, en conjunto podrían contribuir a concentraciones menores de butirato derivado de microbios. Se sabe que el butirato y otros ácidos grasos de cadena corta tienen un efecto antiinflamatorio en los intestinos [16]. Por otra parte, diferentes índices de actividad de la enfermedad de Crohn han sido caracterizados por bacterias intestinales específicas adheridas a la mucosa, que a su vez, reciben una influencia importante de la terapia anti TNF [17]. La abundancia relativa de las diferentes bacterias podría actuar como mediador de la inflamación intestinal y de la actividad de la enfermedad de Crohn a través de defectos en las poblaciones regulatorias locales de células T [17, 18]. Por otro lado, un análisis de sobrerrepresentación ha mostrado que las enzimas enriquecidas en los microbiomas de personas con EII están involucradas con mayor frecuencia en el transporte de membranas, lo que podría respaldar una “hipótesis de fugas en el intestino” que contribuyen al estadio de la enfermedad [19, 20]. De forma interesante, la diferenciación autoinmune Th17, de las células T ingenuas, parece ser dependiente de las bacterias filamentosas segmentadas. Ciertos estudios han mostrado que las células Th17 están ausentes en la lámina propia de la mucosa del intestino delgado de los animales sin gérmenes, la cual es el sitio principal de su diferenciación. Por otro lado, la introducción de bacterias filamentosas segmentadas es suficiente para desencadenar la artritis autoinmune en estos animales a través del desarrollo de células Th17 en la lámina propia de la mucosa y en el bazo [20, 21]. La microbiota intestinal de pacientes con diabetes tipo 2 ha sido caracterizada funcionalmente con los marcadores relacionados con la diabetes, mostrando el transporte de azúcares y aminoácidos enlazados por ramas en membranas enriquecidas, el metabolismo de xenobióticos, y la reducción de sulfatos, junto con una menor quimiotaxis bacteriana, síntesis de butiratos y metabolismo de cofactores y vitaminas [22].
La obesidad ha sido caracterizada por una proporción intestinal Bacteroides-Firmicutes alterada, con una relativa abundancia mayor de Firmicutes. Por otra parte, estudios que involucran el trasplante de microbioma de ratones obesos a ratones delgados han mostrado que el fenotipo obeso es transmisible y podría ser proliferado por la microbiota que tiene una mayor capacidad de obtener energía de la dieta del huésped [23]. El riesgo de arterosclerosis ha sido relacionado, de forma similar, con la microbiota intestinal, en particular debido a un mayor metabolismo de la colina y la fosfatidilcolina que produce el compuesto pro artero génico N-óxido de trimetilamina (TMAO) [24]. Un estudio reciente también demostró que las bacterias intestinales pueden producir cantidades importantes de amiloides y lipopolisacáridos, los cuales son elementos clave en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer [25]. Estas observaciones ilustran el importante papel de los microorganismos en la salud humana y sugieren que manipularlos podría influir en la actividad de las enfermedades. Aunque el microbioma de un individuo saludable es relativamente estable, el estilo de vida y las elecciones alimenticias del huésped ciertamente pueden influir en la dinámica de los microbios intestinales [26].
En esta reseña, exploramos de manera amplia la capacidad de la dieta del huésped para modular las bacterias intestinales, con la esperanza de que este conocimiento guíe nuestra comprensión de la manera en la que las elecciones alimenticias impactan la salud humana a través de la alteración del ecosistema gastrointestinal (Fig. 1, Tabla 1).
Fig. 1 Impacto de la dieta en el microbioma intestinal y la salud humana
Tabla 1
Panorama general de géneros y especies selectas de bacterias intestinales comúnmente afectadas por la dieta
esp. especies, LPS lipopolisacáridos, EII enfermedad inflamatoria intestinal, T H T helper, FG Gangrena de Fournier, HS Hidradenitis supurativa, receptores TLR que actúan como puntos de control, MALT tejido linfoide asociado con la mucosa.
a La A. putredinis no produce pigmento y es susceptible a la bilis
Autores: Rasnik K. Singh, Hsin-Wen Chang, Di Yan, Kristina M. Lee, Derya Ucmak, Kirsten Wong, Michael Abrouk, Benjamin Farahnik, Mio Nakamura, Tian Hao Zhu, Tina Bhutani and Wilson LiaoEmail authorView ORCID ID profile
Journal of Translational Medicine 2017 15:73
DOI: 10.1186/s12967-017-1175-y © El(Los) Autor(es) 2017
Recibido: 30 de septiembre de 2016 Aceptado: 21 de marzo de 2017 Publicado: 8 de abril de 2017
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
