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

El consumo de pan durante una semana altera múltiples marcadores sanguíneos

Dada la falta de efectos de tratamientos diferenciales en parámetros clínicos entre pan blanco y pan integral, nos preguntamos si el consumo de pan, independientemente de su tipo, durante una semana afecta los marcadores metabólicos clínicos. Para este fin, realizamos un análisis post hoc y comparamos el valor de cada parámetro al inicio y al final de la primera semana de intervención, examinando de forma conjunta a los 20 sujetos. Observamos que esta es una comparación al interior de un grupo, limitada por la ausencia de un grupo de control, y que algunos efectos podrían derivarse posiblemente de la participación en la prueba específicamente, en vez de del consumo de pan.

De manera notable, hallamos que una sola semana de consumo de pan daba como resultado cambios en múltiples variables clínicas y factores de riesgo (Figures 2A–2K) que eran estadísticamente relevantes, si bien es cierto que eran médicamente pequeñas y no necesariamente clínicamente relevantes. Hallamos un decremento considerable en los niveles de los minerales esenciales calcio, hierro y magnesio (prueba de rangos con signos de Wilcoxon p < 0.001, p < 0.01, y p < 0.01, respectivamente; Figuras 2A, 2D, y 2F), según estudios previos (Bach Kristensen et al., 2005, McCance y Widdowson, 1942, Reinhold et al., 1976), y un incremento considerable en los niveles de lactato deshidrogenasa (LDH; p < 0.01; Figura 2E), un marcador de daño a los tejidos. También hallamos un decremento considerable en los niveles de las enzimas hepáticas aspartato aminotransferasa (AST; p < 0.005; Figura 2B); gamma-glutamil transpeptidasa (GGT; p < 0.005; Figura 2C); alanina aminotransferasa (ALT; p < 0.05; Figura 2I), marcadores de la función hepática; proteína C-reactiva (CRP), un marcador de inflamación comúnmente utilizado (p < 0.05; Figura 2K); y creatinina (p < 0.05; Figura 2J), un marcador de la función renal. Hallamos un decremento considerable tanto en niveles de colesterol total como de colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL) (p < 0.05 para ambos; Figura 2G,H), pero no se observó algún cambio relevante en los niveles de colesterol de lipoproteínas de alta densidad (HDL) (Figura 2L). Los cambios no relevantes en otras variables resultantes se muestran en la figura S4. En general, y a pesar de las limitaciones de este análisis, comprender el efecto de diferentes alimentos en los parámetros clínicos es un primer paso hacia la combinación de diferentes alimentos con el fin de personalizar dietas que produzcan efectos clínicos.

Figura 2

La intervención alimenticia de consumo de pan durante una semana, independientemente del tipo de pan, afecta múltiples parámetros clínicos

(A-K) en parámetros clínicos entre el inicio y el final de la primera semana de intervención, en un análisis que combina a los consumidores de pan blanco (puntos azules) y a los consumidores de pan integral (puntos violeta), mostrando un incremento estadístico significativo en el lactato deshidrogenasa en la sangre (LDH; E); un decremento considerable en los niveles sanguíneos de calcio (A), aspartato aminotransferasa (AST; B), gamma-glutamil transpeptidasa (GGT; C), hierro (D), magnesio (F), colesterol total (T.; G) y colesterol LDL (H), alanina aminotransferasa (ALT; I), creatinina (J), y proteína C-reactiva (CRP; K); ningún cambio considerable en el colesterol HDL (L). Los valores de p fueron calculados utilizando la prueba de rangos con signos de Wilcoxon, con correcciones para múltiples pruebas de hipótesis utilizando la FDR como 0.1. También se muestran intervalos de confianza del 95% para el cambio en cada parámetro (líneas grises). Ver también figura S4 de todos los cambios no relevantes adicionales en parámetros clínicos.

La composición general de la microbiota presenta resiliencia al consumo de pan

Varios estudios indicaban que incluso intervenciones alimenticias de corto plazo, ya fueran con alimentos de origen animal o vegetal (David et al., 2014), o que involucraran consumo de pan de cebada (Kovatcheva-Datchary et al., 2015), dan como resultado alteraciones considerables, rápidas y reproducibles microbioma intestinal.

Los sujetos en nuestro estudio proporcionaron muestras fecales al inicio y al final de cada periodo de intervención, días −1, 6, 20, y 27 (Figura 1A; Métodos STAR). Realizamos un análisis de coordenadas principales (PCoA) de abundancia de especies microbianas (Figura 3A, derivadas de secuenciación metagenómica) y de abundancia de UTOs (Figura S5A, derivadas de secuenciación genética del rRNA 16S) y hallamos una aglomeración considerable de las composiciones de las microbiotas de cada sujeto, las cuales permanecieron similares entre sí durante toda la prueba cruzada (ANOVA p < 10−20 para especies, Figura 3A; p < 10−20 para UTOs, Figura S5A). El análisis con ANCOM (Mandal et al., 2015) halló 126 de 175 especies y 565 de 604 UTOs a separar de manera significativa entre diferentes individuos a lo largo de la prueba (FDR < 0.1).

Figura 3

La composición general de especies de la microbiota intestinal permanece estable a lo largo del estudio completo

(A) Análisis de coordenadas principales de la composición de especies de la microbiota de sujetos con al menos tres muestras fecales incluidas a lo largo de la prueba (N = 19). Las elipses abarcan la variedad de cambios en la microbiota de cada individuo como se midió en cuatro muestras del microbioma intestinal (T = −1, 7, 20, 28 días), mostrando poca superposición entre sujetos e indicando que la firma general del microbioma de los sujetos permanece única y se conserva a lo largo del estudio (ANOVA p < 10−20 en cada PC).

(B) No hay cambios relevantes en la diversidad α Shannon entre el inicio y el final de cada periodo (azul), en concordancia con un cohorte sin intervenciones (rojo).

(C y D) no hay diferencias en el cambio de la diversidad α Shannon (C) y diversidad β Bray-Curtis (D) entre el inicio del final de cada periodo (azul) en comparación con un cohorte de referencia sin intervenciones (rojo).

(E) Al igual que (A), con sujetos adicionales de un cohorte sin intervenciones (cada uno con al menos tres muestras a lo largo de la semana sin intervenciones N = 19; rojo). Un sujeto alistado en ambos estudios está marcado en verde (este estudio) y amarillo (cohorte sin intervenciones), mostrando una composición de especies conservada a lo largo de un periodo de 18 meses.

La relevancia en (B) fue evaluada utilizando la prueba de rangos con signos de Wilcoxon. La relevancia en (C) y (D) fue evaluada con la prueba de Mann-Whitney U. Diagramas de cajas, caja, IQR; bigotes, percentiles 10-90. Ver también Figura S5 para el mismo análisis sobre datos de secuenciación genética del rARN 16S y análisis de tamaños de elipse, y Tabla S4 para las características de base del cohorte de referencia. ns., no relevante.

Para evaluar la magnitud de los cambios en la composición de la microbiota, la comparamos con las de los cambios en el periodo de preparación de una prueba anterior en la cual se recolectaron muestras del microbioma pero no se realizaron intervenciones alimenticias (Zeevi et al., 2015; la Tabla S4 enumera las características de base; Métodos STAR), usando abundancias estimadas utilizando tanto secuenciación del rARN 16S como secuenciación metagenómica (Métodos STAR). No hallamos diferencias considerables en la diversidad α (Shannon) entre las medidas de la línea de base y las resultantes de ambas semanas de intervención (Wilcoxon p > 0.4 para especies, Figura 3B; p > 0.05 para UTOs, Figura S5B), que coincidan con una falta de cambios considerables en el cohorte sin intervenciones realizadas. No hallamos diferencias considerables en el cambio de la diversidad α de las especies metagenómicas entre las semanas de intervención, y el cohorte sin intervenciones (Mann-Whitney p > 0.5, Figura 3C), aunque existió una diferencia pequeña pero considerable en el cambio de la diversidad α derivada de las UTOs entre la primera semana de intervención y el cohorte sin intervenciones (p = 0.03, Figura S5C). De manera notable, no hallamos ningún incremento en la diversidad β, en comparación con el cohorte sin intervenciones tanto para especies metagenómicas como para UTOs (Mann-Whitney unilateral p > 0.8 para especies Figura 3D; p > 0.9 para UTOs, Figura S5D).

Al añadir la composición de las especies de las muestras, de la prueba previa sin intervención, al gráfico PCoA, de nuevo hallamos que los cambios en la composición de las especies de la microbiota de cada sujeto eran pequeños, de tal forma que las muestras del mismo sujeto se aglomeraban fuertemente (Figura 3E). Los tamaños de las elipses vinculantes mínimas de las muestras del mismo sujeto en el gráfico PCoA, en el cohorte de intervención alimenticia eran similares a los del cohorte sin intervenciones (Mann-Whitney p > 0.45, Figure S5E). Anecdóticamente, un sujeto fue alistado en ambos estudios (en color amarillo y verde, Figura 3E) y retuvo una composición de microbiota similar, a pesar del tiempo prolongado transcurrido ente los estudios (más de 18 meses).

La ausencia de un cambio composicional relevante en las especies de la microbiota es sorprendente en vista de estudios que mostraron dichos efectos como resultado de intervenciones alimenticias tanto en general (David et al., 2014), como a raíz del consumo de pan integral (Garcia-Mazcorro et al., 2016). Vistos en conjunto, nuestros resultados demuestran que aunque la intervención realizada aquí fue lo suficientemente radical para cambiar de forma considerable las variables clínicas, la composición de la microbiota sufrió solamente alteraciones menores, lo que demuestra que la microbiota intestinal tiene capacidad de resiliencia ante algunos tipos de cambios nutricionales.

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.