El pan afecta los parámetros clínicos e induce respuestas glucémicas personales asociadas con el microbioma intestinal

Puntos destacados

• Una prueba cruzada no muestra un efecto clínico diferencial del pan blanco contra el pan integral de masa fermentada
• La composición del microbioma, en general, mostró resiliencia a la intervención alimenticia con pan
• La respuesta glucémica de los dos tipos de pan varía bastante de persona a persona
• El clasificador con base en el microbioma predice de forma precisa el tipo de pan que induce determinada respuesta glucémica

Resultados y debate

No hay diferencia en los efectos de tratamiento entre el pan blanco y el pan integral de masa fermentada

Para examinar la diferencia en el efecto del tipo de pan en múltiples parámetros clínicos y en la función y composición del microbioma intestinal, realizamos una prueba cruzada aleatorizada con dos periodos de intervención alimenticia con duración de una semana cada uno, separados por un periodo de reposición de 2 semanas. Después de un periodo de preparación de 3 días, en el cual el consumo nutricional fue caracterizado utilizando la conexión en tiempo real a una aplicación móvil que desarrollamos (Zeevi et al., 2015), los sujetos recibieron pan blanco industrial hecho principalmente con harina blanca refinada (localmente conocida como “achid”) de una marca conocida en Israel (Tabla S1; en lo sucesivo “pan blanco”), o un pan de masa fermentada hecho de harina de trigo integral con métodos tradicionales en una panadería artesanal (Métodos STAR; Tabla S1; en lo sucesivo “pan integral”). Los sujetos fueron asignados de manera aleatoria a dos grupos de secuencias: pan blanco seguido de pan integral (WS), o pan integral seguido de pan blanco (SW). Ver Tabla 1 para las características de los grupos y la Figura S1 para un diagrama de flujo CONSORT.

Tabla 1

Descripción de los cohortes

WS, consumo de pan blanco seguido de consumo de pan integral. SW, consumo de pan integral seguido de consumo de pan blanco. KS, prueba Kolmogorov-Smirnov

Como los resultados principales de esta prueba fueron las medidas de control glucémico, el consumo de diferentes tipos de pan en esta prueba fue emparejado con base en la cantidad de carbohidratos disponibles, un efector principal de la PPGR. Se dio instrucciones a los sujetos de consumir 50 g de carbohidratos disponibles de pan todas las mañanas de la semana (145 g y 110 g de pan integral y pan blanco, respectivamente, dado en forma de comidas estandarizadas, métodos STAR), y de consumir como suplemento para el resto de su dieta regular, una cantidad adicional de pan del mismo tipo. En el primer periodo de intervención, se consumió pan a voluntad; mientras que en el segundo periodo intervención los carbohidratos disponibles fueron igualados a los del primer periodo de intervención (Figura 1A). A los sujetos también se dio la instrucción de no consumir productos de trigo adicionales durante los periodos de intervención, incluyendo pan que no les fuera provisto, pasta y cualquier otro producto a base de trigo (La tabla S1 menciona los principales elementos alimenticios consumidos antes y a lo largo de la prueba).

Figura 1

Diferencias en los efectos del consumo de pan blanco y pan integral durante una semana en múltiples parámetros clínicos y del microbioma intestinal

(A) Ilustración de nuestro diseño experimental, una prueba cruzada aleatorizada 2×2 que compara los efectos del consumo de pan blanco industrial, y pan de granos enteros de masa fermentada durante una semana, en múltiples parámetros clínicos y del microbioma intestinal

(B) No hay diferencias considerables entre los efectos de tratamiento de los dos tipos de pan en los parámetros clínicos medidos en este estudio. Efectos estimados utilizando modelos lineales mixtos (Métodos STAR). Se muestra el cálculo de diferencia en efecto de tratamiento (punto lleno) junto con un intervalo de confianza del 95% (IC; barras). Los números indican el intervalo absoluto del IC.

(C y D) El efecto del pan blanco (panel izquierdo) o pan integral (panel derecho) en el metabolismo de la glucosa de sujetos que consumieron primero pan blanco (líneas azul oscuro) o pan integral primero (líneas amarillas). Se muestran las respuestas a 75 g de pruebas orales de tolerancia a la glucosa (C) y niveles de glucosa al despertar de individuos (D), las medidas resultantes principales de la prueba, al inicio y al final de cada periodo de intervención. La respuestas medias de todos los sujetos se muestran mediante una línea negra gruesa.

(E y F) La relevancia estadística (eje y) y el tamaño del efecto (eje x) de especies calculadas con secuenciación metagenómica (E), o géneros calculados con la secuenciación de genes del rARN 16S (F). En rojo, se muestran instancias que son relevantes después de realizar correcciones para múltiples ensayos con una FDR de 0.1.

Ver también la figura S1 para un diagrama de flujo CONSORT, Figura S2 para todos los efectos medidos de los dos tipos de pan, Figura S3 para los resultados no relevantes respecto a otras características del microbioma, Tabla S1 para la composición nutricional de los tipos de pan blanco e integral utilizados, y Tabla S5 para medidas brutas de las variables resultantes. GTT, prueba de tolerancia a la glucosa.

Durante los periodos de intervención, los sujetos consumieron, un promedio diario de más de 100 g de carbohidratos disponibles del pan, un incremento considerable a partir de un promedio de 42.2 ± 24.5 g durante el periodo de preparación (media ± DE; prueba de rangos con signo de Wilcoxon p < 0.001, Tabla 2), representando un incremento de 12.5% ± 6.6% (media ± DE) a un promedio de 22% de consumo calórico total (Tabla 2). Antes del inicio del estudio, los sujetos consumían cantidades comparables de pan blanco (6.5% de calorías; Tabla S2) y pan diferente al blanco (5.9%; prueba de rangos con signo de Wilcoxon p > 0.97; Tabla S2). No se hallaron diferencias considerables en el consumo calórico total entre los periodos de preparación y de cada una de las intervenciones, entre el consumo calórico y de macro nutrientes tanto entre intervenciones como entre periodos (Tabla 2). Puesto que el consumo de carbohidratos disponibles fue emparejado a propósito entre los periodos de intervención, existió una diferencia considerable en la fracción de calorías obtenidas del pan entre las dos intervenciones (prueba de rangos con signo de Wilcoxon p < 0.01; Tabla 2). Estos resultados fueron replicados usando un modelo lineal mixto, el cual analizó los efectos del periodo (primera o segunda semana de intervención), tratamiento (tan blanco o integral), y secuencia (WS o SW), y los resultados están presentados en la Tabla S3.

Tabla 2

Consumo de nutrientes antes y durante las semanas de intervención

∗ p < 0.05, ∗∗ p < 0.01, ∗∗∗ p < 0.001. disp., disponibles; Carb., carbohidratos. Ver también Tabla S2 para la fracción de calorías obtenidas de alimentos específicos y Tabla S3 para una reproducción de este análisis con modelos lineales mixtos.

Utilizando modelos lineales mixtos comparamos los efectos de tratamiento del consumo durante un periodo de una semana, de pan blanco, con el de pan integral respecto a 20 variables clínicas utilizando medidas tomadas como línea de base (días 0, 21, Figura 1A) y resultados (días 7, 28, Figura 1A) de cada variable individual (Métodos STAR). De manera notable, no encontramos diferencias considerables entre los dos tratamientos tanto para la medida principal resultante de esta prueba, el control glucémico, el cual cuantificamos utilizando la respuesta a una prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT; Figuras 1B y 1C) y los niveles de glucosa al despertar (Figuras 1B y 1D), y para 18 medidas secundarias resultantes (Figuras 1B y S2).

Observamos que el diseño del estudio y el número de sujetos incluidos en el mismo, proporcionaron suficiente potencia estadística para capturar un cambio tan pequeño como una desviación estándar del cambio esperado sin intervención (dados 20 sujetos; Kenward y Jones, 2003; Figura 1B). Por ejemplo, los límites del intervalo de confianza del 95% para el efecto del tipo de pan en la glucosa al despertar eran menores a 7 mg/dL. De manera similar, los límites para el intervalo de confianza del 95% para el efecto del tipo de pan en el peso corporal eran menores a 400 g. Los intervalos de confianza para los cálculos del efecto del tipo de pan en todas las variables resultantes, aparecen listados en la figura 1B. Además, observamos que algunas diferencias entre los tipos de pan podrían haber sido encubiertas por la diferencia en la fracción de calorías obtenidas del pan, así como por el incremento de consumo de pan que fue empleado aquí, en comparación con la dieta regular de los sujetos.

Luego, secuenciamos ADN producido a partir de muestras fecales recolectadas como línea de base (días −1, 20) y resultantes (días 6, 27) con secuenciación genética tanto metagenómica como del rARN 16S. Estas fueron utilizadas para calcular la abundancia relativa de microbiota a nivel de especies (metagenómica), géneros (16S), y filos (16S), la abundancia relativa de rutas y módulos KEGG (Kanehisa y Goto, 2000; Métodos STAR), y el índice Shannon de diversidad α (UTOs 16S y especies metagenómica). Empleamos los mismos modelos lineales mixtos para evaluar la diferencia del efecto de tratamiento y hallamos que la abundancia relativa tanto de especies Eubacterium ventriosum como de géneros Anaerostipes se incrementaban considerablemente con el consumo de pan blanco, en comparación con el consumo de pan integral (p < 0.001 FDR corregida a 0.1, Figuras 1E y 1F).

De manera notable, tanto las E. ventriosum como los miembros del género Anaerostipes son productoras de butirato (Muñoz-Tamayo et al., 2011, Tims et al., 2013), un ácido graso de cadena corta que anteriormente se sugirió protegería contra el cáncer de colon (Lupton, 2004) y la obesidad (Lin et al., 2012) y eliminaría la inflamación crónica (Segain et al., 2000). Por el contrario, anteriormente se relacionó a la E. ventriosum con la obesidad en un estudio de gemelos monocigóticos (Tims et al., 2013). No fueron halladas diferencias considerables en el efecto de tratamiento para una diversidad α (p > 0.4) de abundancias relativas a nivel de filos (Figura S3A) o de propiedades funcionales del microbioma (Figuras S3B y S3C).

Fecha: Volumen 25, Edición 6, p1243–1253.e5, 6 junio de 2017

Link: http://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(17)30288-7

Autores: Tal Korem, David Zeevi, Niv Zmora, Omer Weissbrod, Noam Bar, Maya Lotan-Pompan, Tali Avnit-Sagi, Noa Kosower, Gal Malka, Michal Rein, Jotham Suez, Ben Z. Goldberg, Adina Weinberger, Avraham A. Levy, Eran Elinav, Eran Segal

Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.