Obesidad y microbiota intestinal

Trabajo de Fin de Grado Facultad de Medicina OBESIDAD Y MICROBIOTA INTESTINAL Curso 2018-2019 Grado en Nutrición Humana y Dietética Autor: Sonia Concellón Herrero Tutor: Raquel Muñoz Martínez 1 RESUMEN La obesidad se asocia a un estado inflamatorio de bajo grado, producido por una disfunción del tejido adiposo y un cambio en las respuestas inmunitarias de los macrófagos residentes en este tejido. Este estado inflamatorio trae consigo alteraciones en el metabolismo energético. La microbiota intestinal actúa tanto sobre el metabolismo energético, como sobre el sistema inmunitario del huésped, gracias a la producción de los ácidos grasos de cadena corta. Es por ello, por lo que cambios en la composición y funcionamiento de la microbiota intestinal (disbiosis), pueden llevar a un aumento en el aprovechamiento energético de los alimentos y a respuestas inflamatorias. Así una microbiota alterada puede ser considerada como un factor más en el desarrollo o perpetuación de la obesidad; y su modulación con el empleo de probióticos podría ser una estrategia preventiva o de tratamiento para mejorar las comorbilidades asociadas a la obesidad. Palabras clave: Obesidad, Microbiota, Probióticos, Disbiosis, Ácidos grasos de cadena corta, Metabolismo energético. Listado de abreviaturas (por orden alfabético) AGCC: Ácidos grasos de cadena corta AGL: Ácidos grasos libres AGS: Ácidos grasos saturados BAT: Tejido adiposo marrón DC: Células dendríticas DM: Diabetes Mellitus FOS: Fructooligosacáridos FXR: Receptor nuclear Farnesoide X GALT: Tejido linfoide asociado a la mucosa intestinal GLP-1: Péptido similar al glucagón 1 GOS: Galactooligosacáridos GPR: Receptor acoplado a proteína G HCO: Hidratos de carbono IL-6: Interleucina-6 IMC: Índice de Masa Corporal LPL: Enzima lipoprotína lipasa LPS: Lipopolisacárido sIgA: Inmunoglobulina A secretora TG: Triglicéridos TGFβ: factor de crecimiento transformante β TGR: Receptor de membrana plasmática unido a proteína G TLR: Receptor tipo Toll TNFα: Factor de necrosis tumoralα Treg: Linfocitos T reguladores SNC: Sistema Nervioso Central WAT: Tejido adiposo blanco 2 ÍNDICE Justificación y objetivos……………………………………………………………………..3 Contexto y diseño metodológico…………………………………………………………..4 Desarrollo………………………………………………………………………………………7 1. El problema de la obesidad…………………………………………………………...7 1.1. Factores que intervienen en el desarrollo de la obesidad……………………8 - Factores genéticos……………………………………………………………8 - Factores ambientales…………………………………………………………9 - Cambios en la composición de la microbiota intestinal…………………..10 1.2. Alteraciones metabólicas en la obesidad……………………………………..10 - Disfunción del tejido adiposo debido a la obesidad………………………13 2. La microbiota intestinal………………………………………………………………15 2.1. Adquisición y evolución de la microbiota a lo largo de la vida………………18 2.2. Relación de la microbiota intestinal y el sistema inmune: salud y enfermedad……………………………………………………………………...21 2.3. Funciones metabólicas y nutricionales de la microbiota intestinal…………26 - Fermentación de hidratos de carbono……………………………………..27 - Fermentación de proteínas…………………………………………………29 - Fermentación de ácidos biliares……………………………………………30 3. Cambios en la composición y funcionamiento de la microbiota intestinal………30 3.1. Disbiosis intestinal: causas y consecuencias………………………………...31 3.2. Pérdida de la homeostasis intestinal y endotoxemia metabólica…………..32 4. Tratamiento dietético en la modulación de la microbiota intestinal……………..34 4.1. Uso de prebióticos………………………………………………………………34 4.2. Uso de probióticos………………………………………………………………35 Conclusiones………………………………………………………………………………...39 Bibliografía……………………………………………………………………………………42 3 JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS Hay un alarmante aumento de la obesidad tanto en población adulta como entre los más jóvenes en todos los países, pero especialmente ha habido un gran aumento, sobre todo en los últimos años, en los países de las zonas mediterráneas (donde se incluye a España), que se sitúan con las tasas más elevadas de toda Europa (1). Según la Encuesta Nacional de Salud del año 2017 en población adulta (mayores de 18 años), un 62,5% de los hombres y un 46,7% de las mujeres presentaban sobrepeso u obesidad. Además, se ha producido un cambio en el patrón alimentario, con el abandono de las dietas basadas en cereales integrales, verduras y frutas, a favor de dietas ricas en grasas saturas, azucares sencillos y altas en proteínas. Que no han hecho más que incrementar el peso corporal de la población. En los últimos años se ha habido un gran avance en el conocimiento de la microbiota humana. En concreto, se ha visto como la microbiota intestinal es importante para mantener un adecuado estado de salud, ya que interacciona y produce cambios en multitud de tejidos y sistemas corporales. Actúa en la maduración del sistema inmunitario, como en la regulación de sus respuestas, y en la regulación del metabolismo energético. Así una la alteración en la composición y funcionamiento normal de la microbiota intestinal puede conllevar a la aparición de enfermedades, que están relacionadas con el desarrollo y la perpetuación de la obesidad. Conocer todos los factores que llevan a la obesidad permitirá el desarrollo de, estrategias preventivas para disminuir su incidencia, y de tratamientos eficaces para combatirla. Y aquí la modulación de la composición de la microbiota intestinal se plantea como un tratamiento prometedor para combatir el desarrollo de la obesidad y de sus enfermedades asociadas. Los puntos tratados en este trabajo (obesidad, dieta y metabolismo energético) han sido estudiados ampliamente a lo largo de la carrera de Nutrición Humana y Dietética, ya que son competencias imprescindibles que se deben conocer para el desarrollo adecuado de la profesión de Dietista-Nutricionista. Pero la realización del trabajo me ha permito adquirir conocimientos nuevos sobre la importancia de la microbiota intestinal, y sobre su interacción con el sistema inmunitario, el cual se va desarrollando conjuntamente con la microbiota. Además, pese a no haber sido desarrollado en el trabajo, he descubierto como también la microbiota intestinal está relacionada con el sistema nervioso central, y puede llegar a regular alguna de sus acciones. Todo esto no es un tema cerrado, sino 4 que actualmente se están realizando más estudios para determinar verdaderamente la influencia que tiene la microbiota intestinal en el organismo. Por todo ello los objetivos planteados en el presente trabajo han sido: - Conocer algunos de los cambios que se producen en el tejido adiposo durante la obesidad, a nivel del adipocito y de las sustancias secretadas por las células inmunitarias asociadas (macrófagos). - Conocer algunas de las funciones de la microbiota intestinal sobre la regulación del metabolismo energético y sobre la regulación del sistema inmunitario asociado al intestino, en respuesta a la bioproducción de ciertos metabolitos. - Conocer algunos aspectos del tratamiento dietético, principalmente con el empleo de probióticos, en la modulación de la composición y funcionamiento de la microbiota intestinal, para mejorar algunos de los factores que están asociados con la obesidad. CONTEXTO Y DISEÑO METODOLÓGICO El presente trabajo se trata de una revisión bibliográfica sobre microbiota intestinal. Dentro del amplio tema de la microbiota intestinal, nos hemos centrado en su relación con la obesidad. Para ello se ha investigado sobre las causas de la obesidad, relacionándolo con los cambios que se producen en el tejido adiposo, y en cómo la microbiota intestinal interviene en la regulación del metabolismo energético y en el sistema inmunitario. Se han seleccionado tanto artículos de revisión, como experimentales y de metaanálisis. También se han utilizado libros y se han consultado páginas web para obtener algunos datos sobre prevalencia de obesidad y definiciones. Las fuentes utilizadas para la búsqueda de los artículos han sido: - PubMed: ha sido la fuente más utilizada para la obtención de los artículos de este trabajo. Para centrar la búsqueda se han utilizado diferentes palabras clave en inglés, ya que partiendo de “Gut microbiota” se obtenían 24102 resultados. Algunas de ellas han sido “Adipose tissue dysfunction and Gut microbiota” “Adipose tissue dysfunction in obesity”, “Gut microbiota and Obesity”, “immune system and Gut microbiota”, “Mucosal immune system and Gut microbiota”, “Acquisition of Gut microbiota”, “Gut microbiota modulation with probiotics”, “Gut microbiota modulation with prebiotics”. Una vez encontrados los artículos, se han utilizado los filtros de tipo de artículo y año de publicación para acotar los resultados. 5 - Google Académico: donde se han utilizado también distintas palabras clave tanto en inglés, como en español para centrar y definir la búsqueda, como “Gut microbiota”, “Funciones de la microbiota intestinal”, “Gut microbiota Disbiosis”, “Microbiota intestinal y sistema inmune”, “Microbiota intestinal y obesidad”. - Recursos UVa: para la búsqueda de libros electrónicos, utilizando Wiley Online Library Books y Springer Link Books y como palabra clave “Gut microbiota”. Los libros han sido seleccionados en función de la fecha de la última revisión, para obtener los resultados más actuales. - Páginas web: o Fundación española de la Nutrición (FEN), de donde se ha obtenido el libro Blando de la nutrición en España (2013) o Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición (AECOSAN), para obtener la información sobre el estudio ALADINO (2015) - Libros obtenidos de la Facultad de Medicina, UVa, relacionados con bioquímica y dietética, para tratar generalidades. La mayoría de los artículos seleccionados fueron publicados entre 2010-2019, aunque algunos son más antiguos, pero fueron escogidos por su especial relevancia. También se han seleccionado artículos citados en otros trabajos, cuando se quería ampliar la información sobre algún punto que se trataba y resultaba de interés para el presente trabajo. A continuación, se presenta una tabla en la que indica la categoría temática y la posición que ocupan las revistas, a nuestro parecer, más importantes utilizadas para el desarrollo de este trabajo, junto con su factor de impacto. El “impact factor” de una publicación científica permite medir el alcance y la mayor o menor importancia de la misma. La información se ha obtenido de la página web “Web of Science”. *Se utilizaron además artículos de revistas que están presentes en la categoría general Multidisciplinary Sciences, estas son: − Nature (factor de impacto de 41.577), puesto 1º en la categoría − Science (factor de impacto de 41.058), puesto 2º en la categoría 6 Revistas utilizadas Impact Factor Cell biology Endocrinology and metabolism Food science and technology Inmunology Microbiology Nutrition and dietetic Nº revista/categoría 190 142 133 155 126 83 Am J Physiol Endocrinol Metab 4.018 Puesto en la categoría 35 Ann Nutr Metab 3.051 70 36 Benef Microbes 2.310 76 53 Cell 31.398 3 Cell Mol Life Sci 6.721 33 Curr Opin Clin Nutr Metab Care 4.534 27 13 Diabetes 7.273 10 Endocinol Nutr 1.268 127 67 Eur J Nutrition 4.423 14 Food Funct 3.289 20 Front Endocrinol 3.519 52 Front Inmunol 5.511 30 Front Microbiol 4.019 32 Immunol Lett 2.436 104 J Cell Biol 8.784 24 Mol Nutr Metab 5.151 5 Mucosal Immunol 7.360 18 Nat Med 32.621 2 Nat Rev Immunol 41.982 1 Nutrients 4.196 18 Nutr Hosp 0.845 70 Nutr Rev 5.788 6 Obes Rev 8.483 8 Trends Endocrinol Metab 3.063 19 Trends Microbiol 11.776 6 7 DESARROLLO 1. EL PROBLEMA DE LA OBESIDAD La obesidad es una enfermedad inflamatoria crónica de bajo grado producida por una acumulación excesiva de masa grasa 1,2. Este exceso de masa grasa se produce por un desequilibrio prolongado entre la ingesta calórica y el gasto energético, que da como resultado un exceso de energía que será almacenada en forma de triglicéridos en el tejido adiposo 3. La obesidad es determinada en la población adulta gracias al Índice de Masa Corporal (IMC), considerando obesidad a un valor igual o superior a 30Kg/m2 1. Como consecuencia del exceso de masa grasa y del aumento de la secreción de sustancias proinflamatorias, que generan un estado sistémico de inflamación de bajo grado, la obesidad tiene asociados múltiples trastornos y enfermedades crónicas que podrían resumirse en el denominado síndrome metabólico 4. Existen diferentes guías que tratan de definirlo y que han consensuado los criterios para su mejor diagnóstico, las más utilizadas en la actualidad son las de la Federación Internacional de Diabetes (IDF) y el Panel III de Tratamiento para Adultos del Programa Educativo Nacional sobre el Colesterol de los EUU (NCEP ATP III). Así podríamos definir el Síndrome Metabólico, como una entidad clínica heterogénea donde aparecen desórdenes metabólicos y vasculares, que son factores de riesgo principales para el desarrollo de la enfermedad cardiovascular. La fisiopatología de la obesidad radica en la resistencia a la insulina, que a su vez es producto del exceso de masa grasa y de la disfunción del tejido adiposo. Como consecuencia se producen alteraciones en el metabolismo de principios inmediatos, tales como glúcidos y lípidos. Así, se produce una alteración en la glucemia, y una mayor secreción de insulina, para tratar de compensar esta resistencia y mantener la glucemia en parámetros normales. Este hecho prolongado en el tiempo genera micro y macroangiopatías que dan como resultado un aumento de la presión arterial y un mayor riesgo de padecer Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2). Además, se producen alteraciones del metabolismo lipídico, que conducen a dislipemias y exceso de ácidos grasos libres, generando un estado proinflamatorio y protrombótico que deriva en el aumento de la tensión arterial y en la aparición de arterosclerosis; además de contribuir a la resistencia a la insulina. Todo esto trae como resultado un incremento de 5 veces en la prevalencia de DM2, y de 2-3 veces en la enfermedad cardiovascular 5,6. Es por ello, que la obesidad se asocia a una mayor tasa de mortalidad debido a las comorbilidades que tiene asociadas. Además de las mencionadas, otras como, síndrome de la apnea obstructiva del sueño, enfermedades digestivas producto de la 8 alteración y disfunción del tejido adiposo, enfermedades osteomusculares debido al elevado peso, o el aumento del riesgo de cáncer 5. Además de trastornos psicológicos y de imagen corporal, no menos importantes, que pueden afectar a las relaciones con otras personas 1. 1.1. Factores que intervienen en el desarrollo de la obesidad La obesidad es un trastorno muy heterogéneo en su origen, en el que están implicados múltiples y complejos factores. No es solo el resultado de un desequilibrio entre ingesta y gasto, sino de un conjunto de interacciones entre factores individuales o genéticos y factores ambientales 1. En cuanto a los factores genéticos, estos presentan mayor peso e importancia en el desarrollo de la obesidad a edades tempranas, y se caracterizan por desarrollar obesidades extremas; mientras que los factores ambientales son claves en el desarrollo de la obesidad del adulto 3. ▪ Factores genéticos Entre el 20-70% de las causas de obesidad se pueden explicar por algún factor genético. Pero atribuir la obesidad únicamente a estos factores es un error, ya que en la mayoría de los casos deben confluir tanto factores genéticos como ambientales para finalmente acabar desarrollando obesidad 3. Algunas investigaciones sugieren que el desarrollo de la obesidad podría tener su origen durante el periodo fetal, en el denominado “Programming” o programación metabólica, que no es más que una respuesta adaptativa a las influencias nutricionales externas en periodos claves del desarrollo (periodo fetal y lactancia), que dan lugar a una serie de cambios metabólicos que persistirán a lo largo de toda la vida 4,7. Una obesidad materna durante el embarazo propicia un ambiente proinflamatorio mayor que el que se produciría en madres sanas, generando una mayor resistencia a la insulina y un aumento de la movilización de lípidos, por lo que cuando se produzca el desarrollo del tejido graso del feto (ocurre sobre todo alrededor del segundo trimestre de gestación) este podría captar más cantidad de grasa. Como consecuencia el niño puede presentar un peso elevado para la edad gestacional y este sí es un factor de riesgo para el desarrollo de alteraciones metabólicas, tales como obesidad y DM2 7. También se han identificado genes que influyen tanto en la cantidad de grasa corporal y su distribución, como en la regulación hipotalámica de la ingesta, mediante el hambresaciedad. Así uno de los genes más implicados y estudiados es el gen ob, de la leptina3. 15 Debido a toda esta disfunción del tejido adiposo, se genera un estrés oxidativo que propicia el aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS). Los ROS interaccionan con los AGL y forman aldehídos reactivos que reaccionan con componentes intracelulares (proteínas DNA o ARN y lípidos) alterándolos. Es por ello, por lo que pueden afectar a las mitocondrias generando una disminución del número, y provocando una disfunción mitocondrial que afecta sobre todo al músculo esquelético y cardiaco, hígado y tejido adiposo. Esta disfunción mitocondrial se debe a la incapacidad de las mitocondrias de atender las demandas energéticas del organismo, por fallo en la fosforilación oxidativa y en la -oxidación de ácidos grasos, lo que disminuye la capacidad de almacenamiento de lípidos en los adipocitos y produce un aumento de AGL. Todo ello genera mayor estrés oxidativo y un círculo vicioso difícil de romper 2,17. El conocimiento de todas las alteraciones del metabolismo energético y de las respuestas que se producen en el sistema inmunitario, implicadas tanto en el desarrollo como en la perpetuación de la obesidad, permitirá la elaboración de estrategias preventivas multidisciplinares y específicas para evitar su aparición y de mejores tratamientos individualizados para revertirla. 2. LA MICROBIOTA INTESTINAL El término microbiota hace referencia al conjunto de comunidades microbianas que viven en nuestro organismo, en una relación de simbiosis tanto comensal como de mutualismo. Encontramos comunidades microbianas en todas las superficies del cuerpo expuestas al medio externo; tales como la piel y las mucosas de la cavidad oral, de las vías respiratorias y de los tractos genito-urinario y gastrointestinal. El término microbioma, se refiere al conjunto de comunidades microbianas, sus genes y productos metabólicos, en un determinado ambiente del organismo 18,19. Los científicos estiman que cerca de 100 billones de microorganismos colonizan nuestro organismo y en torno al 70% de ellos se encuentran en el tracto gastrointestinal, siendo fundamentalmente bacterias 18,20. La relación entre el hombre y sus comunidades microbianas representan un largo proceso de coevolución y adaptación dinámica entre ambos. Se trata de una relación de mutuo beneficio; así, por ejemplo, se ha conseguido que la capacidad enzimática y metabólica de ambos se complemente entre sí 21,22,23. El conocimiento de cómo están estructuradas las distintas comunidades microbianas, la interrelación entre ellas y el huésped es esencial para comprender su implicación en nuestra salud. Así, condiciones en las que se producen alteraciones en la composición de los simbiontes intestinales 16 junto con la colonización por patógenos (disbiosis de la microbiota intestinal), pueden llevar a la aparición de diferentes patologías relacionadas fundamentalmente con alteraciones metabólicas y con respuestas no adecuadas del sistema inmunitario 26,34. El estudio de las comunidades microbianas humanas se lleva a cabo utilizando muestras de DNA (DNA total y/o DNA que codifica para el RNA ribosómico 16S) aisladas a partir de mucosa y heces 19. En los últimos años ha habido un gran avance gracias al desarrollo y abaratamiento de las técnicas de secuenciación de alto rendimiento 24. El microbioma humano más analizado, y en el que vamos a centrar nuestro trabajo, es el correspondiente al intestino. Estudios del microbioma intestinal en adultos sanos han determinado la presencia de dos filotipos predominantes de bacterias: Firmicutes y Bacteroidetes, y en menor medida Actinobacteria 19. Los géneros principales de bacterias que incluyen el filotipo Firmicutes son Clostridium y Lactobacillus, el filotipo Bacteroidetes incluye los géneros Bacteroides y Prevotella; y finalmente Bifidobacterium es el género principal perteneciente a Actinobacteria 19,22. El filotipo es definido como “Un grupo taxonómico caracterizado por el grado de similitud entre secuencias de ADN del gen 16S, y no por las características fenotípicas (funcionalidad de los genes)” 19. A nivel taxonómico de especie, la microbiota intestinal es más diversa y presenta mayor variabilidad entre personas. En torno a 1000 especies bacterianas distintas colonizan el tracto gastrointestinal, principalmente del tipo anaerobias facultativas 19. Estudios filogenéticos y funcionales llevados a cabo por el consorcio europeo MetaHIT (metagenómica del tracto intestinal humano), en el que participó España, han demostrado la existencia de tres enterotipos en el microbioma del intestino de individuos adultos: enterotipo 1 (predominio del género Bacteroides), enterotipo 2 (predominio del género Prevotella) y enterotipo 3 (predominio del género Rumminococcus) 22,25. Los enterotipos se podrían definir como agrupaciones bacterianas, dominadas por un género, en las que se establecen relaciones de cooperación y de competencia, manteniendo un estado de equilibrio. Los enterotipos muestran diferencias funcionales, funciones que, en cada agrupación, van a permitir usar de manera más eficaz los diferentes nutrientes y combatir patógenos; parecen estar relacionados con características fisiológicas del huésped (tiempo de tránsito intestinal, pH del lumen, etc) y principalmente con el tipo de dieta llevada a largo plazo 23,25. Así, una dieta rica en grasa de tipo saturado y proteínas animales parece asociarse a una mayor abundancia del enterotipo 1, mientras que dietas ricas en HCO complejos y fibra se asocian al enterotipo 2 26. 17 Debido a que el tracto gastrointestinal presenta diferentes características a lo largo de su recorrido, la densidad y composición microbiana también varía 27,28 (Figura 2). Se pueden encontrar: - Tracto gastrointestinal superior (faringe y esófago), sin gran densidad microbiana debido al paso rápido de alimentos y secreciones. - Estómago, densidad microbiana muy baja por pH ácido. Se encuentran bacterias ácido-resistentes con predominio de anaerobios. - Duodeno y yeyuno, el pH sigue siendo bastante ácido, además de que en duodeno encontramos secreciones antimicrobianas derivadas de la bilis. Por ello se encuentra microorganismos dispersos resistentes a pH ácidos. A medida que se va avanzando por el intestino, se va encontrando una mayor densidad microbiana, por aumento de pH y enlentecimiento del tránsito. En íleon encontramos ya altas proporciones de anaerobios. - Colon, se encuentra la mayor densidad microbiana, en torno a 1011-12 UFC/g, fundamentalmente debido a su pH básico, además de que el tiempo de tránsito es mayor que en intestino delgado y los compuestos fermentables son más accesibles a su degradación. Figura 2: Densidad microbiana y características del tracto gastrointestinal. UFC/g: unidades formadoras de colonias por gramo de contenido. Imagen modificada 27. Se puede concluir que en el organismo adulto y en condiciones de salud, la microbiota intestinal se mantiene dentro de unos límites de estabilidad, y en constante interacción con las células del huésped, así como con los alimentos, los microorganismos ingeridos 18 en los alimentos y con posibles patógenos 21. La microbiota intestinal influye tanto en la estructura como en la funcionalidad intestinal. Es por ello por lo que juega un papel importante en el equilibrio entre la salud y la enfermedad 19,20,22. 2.1. Adquisición y evolución de la microbiota intestinal a lo largo de la vida La colonización microbiana parece que empieza ya dentro del útero materno, donde se pueden encontrar microorganismos no patógenos en la placenta y líquido amniótico que pasan al feto en embarazos de mujeres sanas. Esto se ha comprobado debido a que el meconio de los recién nacidos no es estéril 29. Los cambios en la microbiota intestinal a lo largo de las etapas de la vida, que se van a comentar a continuación, se muestran en la Figura 3. Después del nacimiento se produce una gran expansión microbiana. Los primeros colonizadores son bacterias anaerobias facultativas, miembros de la familia Enterobacteriaceae. En pocos días, el lumen intestinal se vuelve anaerobio como consecuencia del metabolismo de los primeros colonizadores y se desarrollan anaerobios estrictos como los géneros Bifidobacterium, (filotipo Actinobacteria), Bacteroides (filotipo Bacteroidetes) y Clostridium (filotipo Firmicutes). El tipo de parto es relevante en las poblaciones de microorganismos que empiezan a colonizar el inmaduro intestino del recién nacido. Así, si se produce por vía vaginal, la microbiota del recién nacido durante sus primeras semanas es semejante a la microbiota de la piel y la vagina de la madre; conteniendo las familias Enterococcaceae, Streptococcaceae, Lactobacillaceae y Clostridiaceae, todas ellas pertenecientes al filotipo Firmicutes y la familia Bifidobacteriaceae perteneciente al filotipo Actinobacteria 29. Durante los primeros 6 meses de vida el tipo de lactancia será clave para el desarrollo de la microbiota intestinal. La lactancia materna otorga al bebé microrganismo procedentes tanto de la glándula mamaria como de la piel materna 29. La leche materna tiene un alto porcentaje de oligosacáridos complejos, que la especie humana no puede digerir, lo que estimula el crecimiento de fermentadores del género Bifidobacterium (filotipo Actinobacteria) principalmente. La leche materna proporciona alimento al bebe y, además debido a su composición en factores inmunomoduladores e inmunoglobulina A secretora (sIgA), favorece la protección inmune y el correcto desarrollo del sistema inmunitario asociado a la mucosa intestinal del bebe. La sIgA es sintetizada por células plasmáticas (linfocitos B diferenciados para la producción de anticuerpos) de la lámina propia de la glándula mamaria y transportada por las células alveolares a la leche materna. La sIgA endógena se va produciendo lentamente en el lactante a la par que 19 su sistema inmunitario y puede tardar incluso años en producirse a niveles de los adultos30. Por otra parte, la leche materna cuenta con un microbioma cuyo origen todavía no se conoce con exactitud, y que además puede variar en función de la salud materna, y cuyas bacterias pueden pasar al lactante 29,31. Hacen falta más estudios para determinar cuál es el microbioma “normal” que presenta la leche materna y el impacto de este en la predisposición a determinadas enfermedades futuras del niño 31. Con el destete y el comienzo de la alimentación sólida se produce un aumento en la diversidad de microorganismos del tracto gastrointestinal, ya que se empieza a consumir mayor variedad de nutrientes, entre los que se encuentran polisacáridos de las paredes celulares de los vegetales (celulosas, xilanos) que no son digeribles por los humanos, lo que permite el crecimiento de especies bacterianas fermentadoras de carbohidratos complejos pertenecientes al género Bacteroides (filotipo Bacteroidetes) y a los géneros Clostridium y Ruminococcus (filotipo Firmicutes); junto con la disminución progresiva del género Bifidobacterium (filotipo Actinobacteria) y la familia Enterobacteriaceae debido al menor consumo de leche 22,29. Desde los 12 meses a los 3 años, la microbiota intestinal del niño evoluciona desarrollándose una microbiota más semejante a la del adulto, abundante en las familias Ruminococcaceae, Lachnospiraceae pertenecientes al filotipo Firmicutes y las familias Bacteroidaceae y Prevotellaceae pertenecientes al filotipo Bacteroidetes 29. A lo largo de los tres primeros años de vida, la microbiota intestinal es muy inestable, evoluciona adquiriendo una mayor riqueza y diversidad y muestra una gran variabilidad entre individuos. Cabe destacar que es muy susceptible a factores ambientales y va a determinar la composición final de la microbiota en la edad adulta 21,29. A lo largo de la niñez y adolescencia la microbiota sigue evolucionando; se produce un aumento del género Bacteroides (filotipo Bacteroidetes), que va a ser en la edad adulta el género más abundante 22. La composición y el establecimiento de la microbiota intestinal va a depender de múltiples factores. Así se ha demostrado que influye el tipo de parto, en los partos por cesárea los recién nacidos presentan menor cantidad de especies de los géneros Bifidobacterium y Bacteroides, que lo nacidos por la vía vaginal, ya que la microbiota se asemeja más a la comunidad bacteriana de la superficie de la piel y es rica en bacterias de los géneros Staphylococcus, Corynebacterium, y Propionibacterium 21,29. También influye la prematuridad y la alimentación con lactancia materna o leches de fórmula, ya que la lactancia materna, frente a las leches de fórmula, a parte de todos los beneficios 20 arriba indicados, favorece el establecimiento, en el intestino del niño, de una microbiota con una composición más uniforme y con abundancia de los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus 18,29. Otros factores que influyen son la microbiota materna, la localización geográfica, la interacción con otros individuos y animales, y muy especialmente la exposición a fármacos y antibióticos. A lo largo de la infancia y adolescencia, la microbiota intestinal es muy sensible a cambios en los hábitos alimentarios, fisiológicos, metabólicos y hormonales que se van produciendo 18. En el adulto, la microbiota es muy diversa, muestra una variabilidad entre individuos menor que la mostrada en las etapas previas y mayor estabilidad, por lo que va a ser más difícil de modificar. Dominan los filotipos Bacteroidetes, Firmicutes y Actinobacteria18. En las personas mayores (>65 años) la diversidad de la microbiota va disminuyendo, pero en ancianos sanos e independientes se mantiene una microbiota de composición y funcionalidad similar a la de adultos sanos. Ya en personas ancianas frágiles, se ha visto como presentan una composición alterada en comparación con adultos sanos, debido a cambios en el estilo de vida, movilidad más reducida, dieta menos variada, disminución de funcionalidad intestinal, uso de medicamentos, etc 18,32. Parece que existen niveles reducidos de Bifidobacterium, Bacteroides y Enterobacteriaceae y se produce un aumento de la proporción de bacterias anaerobias facultativas y proteolíticas, con aumento del filotipo Proteobacterias y bacterias del género Clostridium (C. perfringens y C. difficile), que pueden actuar como patógenos oportunistas 32,33. Además, con el envejecimiento, también cambia el perfil de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), fundamentalmente por una ingesta más baja en fibra (dieta menos variada) que ocasiona descenso de las bacterias fermentadoras de HCO (que son las principales productoras de AGCC), produciéndose una reducción en su producción que origina menor aprovechamiento de la energía de los alimentos, y que unido a un probable o hipotético aporte energético bajo puede desencadenar una malnutrición 32. Además, el descenso de la producción de AGCC también se relaciona con un aumento de enfermedades crónicas asociadas con la inflamación, como enfermedades gastrointestinales, ateroesclerosis, caquexia, fragilidad, síndrome metabólico, enfermedades neurodegenerativas, etc. Debido a esta asociación entre microbioma intestinal y envejecimiento, el uso de probióticos y prebióticos podrían tener un papel beneficioso para conseguir una composición de microbiota sana que ayude a un envejecimiento más saludable y contribuya así a una mayor calidad de vida en las personas mayores 32,33. 21 Figura 3: Evolución de la microbiota a lo largo de las diferentes etapas de la vida. Imagen de elaboración propia. HCO: hidratos de carbono, AGCC: ácidos grasos de cadena corta 2.2. Relación de la microbiota intestinal y el sistema inmune: salud y enfermedad La colonización microbiana del intestino y su interacción con el huésped en las etapas tempranas de la vida, son procesos esenciales para la salud de las personas a lo largo de toda su vida. Estos procesos conducen a un desarrollo anatómico del epitelio intestinal, al desarrollo y maduración del tejido linfoide asociado a la mucosa intestinal (GALT) y al establecimiento de una tolerancia inmune hacia el alimento y hacia la propia microbiota intestinal 20,34, como se observa en la Figura 4. Estos procesos tienen lugar a lo largo de lo que se ha denominado “ventana critica”, cuya extensión exacta no se conoce, pero que podría extenderse entre el nacimiento y el primer año de vida. Así alteraciones en el desarrollo y composición del microbioma en este tiempo cursan con alteraciones de las respuestas inmunitarias, que originan respuestas de hipersensibilidad a antígenos aparentemente inocuos, y respuestas inflamatorias exacerbadas. Este hecho, aumenta la probabilidad de presentar enfermedades metabólicas e inmunitarias en el futuro, que pueden contribuir al desarrollo de obesidad, asma o atopía, entre otros 35. 22 Figura 4: Sección transversal de intestino delgado de feto humano, en útero, frente a la misma sección transversal de bebe humano, en ambiente extrauterino. La colonización microbiana del epitelio intestinal en los recién nacidos favorece el correcto desarrollo del tejido linfoide asociado al intestino (GALT), con el aumento significativo de las células inmunitarias presentes en él. También se observa la transformación de un epitelio fino, inmaduro con baja capacidad de proliferación de sus células a un epitelio bien desarrollado, maduro, con una velocidad de renovación elevada (flechas rojas). 34 La microbiota intestinal es fundamental para la salud de las personas, ya que como se ha mencionado anteriormente, evita la colonización intestinal de los patógenos e interviene en el correcto desarrollo y maduracion del sistema inmunológico 18,20. Pero para comprender esta relación entre sistema inmunitario y tracto gastrointestinal hay que conocer las estructuras que el intestino presenta. El tracto gastrointestinal está en continua interacción con el medio exterior a través de la toma de alimentos. Está sometido por tanto a una exposición continuada de antígenos y microorganismos foráneos que pueden desencadenar respuestas inmunitarias 27. Debido a esto tiene que protegerse del medio exterior para evitar la colonización e infección por posibles patógenos. Para ello forma una barrera protectora epitelial (barrera fisicoquímica) y contiene el GALT, los dos elementos que contribuyen a mantener la homeostasis inmune intestinal 20 y que se describen a continuación. La primera línea de defensa del tracto gastrointestinal es su epitelio, que está formado por diferentes tipos celulares. Así, una única capa de células (enterocitos), responsables de la absorción de nutrientes y agua, unidas fuertemente entre sí mediante uniones estrechas, forman una barrera física que separa el contenido luminal de la lámina propia (tejido conjuntivo subyacente). También se encuentran otros tipos celulares, como células Goblet (células caliciformes) que secretan mucina y células de Paneth que secretan diversas sustancias antimicrobianas, como las α-defensinas y lisozima, tal 23 como se ve en la Figura 5. Este epitelio, además, se recambia continuamente gracias a la presencia de células madre en la base de las criptas, lo que permite que células infectadas o dañadas sean eliminadas, consiguiendo así que el epitelio esté sano y compacto. Recubriendo este epitelio se encuentra la capa de moco denso, formado por las células Goblet de manera continua. La capa de moco se mezcla con las sustancias antimicrobianas y forma una barrera que impide que los microorganismos puedan alcanzar el epitelio, pero sí permite el paso de nutrientes 34. Figura 5: Representación de las diferentes líneas de defensa intestinal. a) Microvellosidades b) Uniones estrechas celulares c) Glucocálix d) Péptidos antimicrobianos e) Células M f) Células dendríticas en Placa de Peyer g) Célula dendrítica de reconocimiento. La capa de moco se encontraría por encima del epitelio intestinal, junto con las secreciones antimicrobianas secretadas 34. Hay regiones especializadas del epitelio del intestino delgado (epitelio asociado con folículos) que están asociados con el GALT y forman los denominados lugares de inducción (GALT organizado o inductor), por donde entran los antígenos que activan la respuesta inmunitaria. Estas zonas del epitelio cubren a las placas de Peyer, órganos linfoides secundarios, compuestos de varios folículos linfoides y localizados en la lámina propia, en cuyo interior se encuentran numerosas células inmunitarias (células dendríticas, células T, células B, etc.) que desencadenan la respuesta inmunitaria. Las células M, del epitelio asociado con folículos, son enterocitos especializados en la captación y transporte de antígenos al interior de las placas de Peyer (Figuras 5 y 6). Por otra parte, los denominados lugares efectores (GALT difuso o efector), donde las células inmunitarias activadas ejercen su función, se localizan en el compartimento intraepitelial (linfocitos intraepiteliales) y en la lámina propia (linfocitos de la lámina propia), como se observa en la Figura 6. Así las placas de Peyer, los ganglios linfáticos 24 mesentéricos, que forman una barrera entre el sistema inmune mucosal y el sistémico, los folículos aislados y las poblaciones de linfocitos diseminadas forman la estructura del GALT 36. Figura 6: Representación gráfica de los elementos constituyentes del GALT. Elementos inductores de la respuesta inmunitaria (GALT organizado), formando el folículo asociado al epitelio (FAE), y elementos efectores (GALT difuso), con los linfocitos intraepiteliales (IEL) y los linfocitos de la lámina propia (LPL) 36. El GALT debe distinguir entre bacterias patógenas y los microbios comensales, ya que frente a los patógenos deberá desencadenar una respuestas inmunitaria adecuada para defenderse; y frente a las bacterias comensales, tendrá que aprender a generar respuestas de tolerancia 28. Los mecanismos de defensa en el epitelio intestinal se inician con el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos (flagelina, lipopolisacáridos, peptidoglucano etc). En este reconocimiento participan las células M a través de los receptores tipo Toll (TLR), localizados en su membrana plasmática (reconocimiento del medio extracelular) y también a través de receptores intracelulares37. Las células M transfieren los antígenos, o microorganismos enteros, a células dendríticas localizadas en las placas de Peyer que los digieren, procesan y presentan en su superficie asociados con moléculas del complejo de histocompatibilidad de la clase II (MHC-II). Otra vía de captación de antígenos luminales es mediante células dendríticas de reconocimiento, que se encuentran entre los espacios paracelulares, y que, gracias a la proyección de sus dendritas, son capaces de captar directamente antígenos en el lumen intestinal. Las células dendríticas (DC) activadas son las encargadas de presentar el antígeno a los linfocitos T vírgenes (Th0) 34,38 (Figura 8). El muestreo de bacterias comensales promueve respuestas de tolerancia al generar citocinas antiinflamatorias como el factor de crecimiento transformante- (TGF-) o IL10, lo que conduce a la diferenciación de las células Th0 a células T reguladoras (Treg) 31 que pueden conllevar trastornos inmunológicos y metabolicos que predisponen a enfermedades en el futuro (mayor riesgo de alergia, infecciones gastrointestinales recurrentes, afecciones inflamatorias u obesidad), debido a que tanto el desarrollo de la microbiota como del sistema inmunitario se realiza conjuntamente 51. 3.1. Disbiosis intestinal: causas y consecuencias La disbiosis es un desequilibrio en la composición de la microbiota intestinal, que provoca alteraciones tanto en su funcionamiento, como en las señales que envía a otros órganos y tejidos y en la regulación que produce sobre el sistema inmunitario y el metabolismo energético 52,53. Parece que no hay un factor claro que repercuta directamente sobre la composición de la microbiota intestinal alterándola y provocando la disbiosis, sino que más bien se tienen que dar un conjunto de factores para producirlo. Los más destacados son el uso de fármacos, especialmente la utilización de antibióticos, cuyo uso repetido sí que podría desencadenar, por sí solo, alteraciones en la homeostasis bacteriana; y también el tipo de dieta 20,52. En cuanto a los antibióticos, atacan indiscriminada a todas las bacterias del organismo sean comensales o patógenos, pero parece que la microbiota de los adultos sanos podría presentar cierta resistencia a la acción de estos, ya que una vez que se abandona el tratamiento se recupera rápidamente la composición y homeostasis normal. El problema viene cuando se hace un uso repetido e indiscriminado de los mismos, ya que la microbiota cada vez presentará mayor dificultad para recuperar su homeostasis normal y por tanto pueden ocasionar un cambio ya permanente en su composición 20. En cuanto a la dieta, se puede decir, que la microbiota responde rápidamente a cambios importantes en la dieta, pero se ha visto que para determinar la composición bacteriana en adultos es más importante y pesan más los hábitos que se llevan a largo plazo que un cambio puntual en la dieta 54. La dieta en niños si tiene especial importancia, ya que su microbiota está en desarrollo y es muy inestable, sobre todo durante la “ventana crítica”. Cambios en estas etapas, tendrán repercusiones en la composición de la microbiota adulta y pueden generar, como se ha mencionado anteriormente, mayor predisposición a determinadas enfermedades metabólicas e inmunitarias 35. El aumento en el consumo de energía, junto con una dieta alta en grasas, trae consigo no solo un aumento en el peso corporal, sino también un cambio en la composición de la microbiota intestinal. En este sentido, las grasas provocan una mayor producción de 32 ácidos biliares, que son sustancias antimicrobianas que condicionan la composición de la microbiota intestinal 51,55. Las dietas ricas en grasa y proteínas animales conllevan una mayor riqueza del enterotipo 1 (con predominio del género Bacteroides), frente a las dietas ricas en HCO complejos que se asocian a mayor abundancia del enterotipo 2 (con predominio del género Prevotella) 26. Estas dietas pueden conducir a la aparición de una disbiosis, es decir el desequilibrio en la composición de la microbiota intestinal y en su funcionamiento52,53 (Figura 9). Así la microbiota, o más bien cambios en su composición y tipo de enterotipo dominante, provoca un aumento de la extracción de energía de los alimentos, que generará mayor estimulación de la lipogénesis y por tanto habrá mayor almacenamiento de grasa en los adipocitos 51,54. Unido a la mayor extracción de energía de los alimentos, en ensayos con ratones se comprobó como la disbiosis de la microbiota inhibía el factor de adipocitos inducido por ayuno (FIAF) 51, el cual es una proteína de la familia de las angiopoyetinas, que actúa inhibiendo la enzima LPL, (como se explicaba en el apartado 1.2, es una enzima que hidroliza los TG de los quilomicrones, liberando ácidos grasos que ya pueden, en el tejido adiposo, almacenarse en forma de TG), por lo que su inhibición impide la deposición de TG en los adipocitos 20. Además, esta disbiosis, también provocó una disminución de la actividad de la enzima proteína quinasa activada por adinosinamonofosfato (AMPK) 51, la cual es importante para la producción de energía a través de las diferentes rutas metabólicas 11. La inhibición de FIAF condiciona, que la actividad del enzima LPL sea menor, y la disminución de la actividad de AMPK conduce a una inhibición de la oxidación de ácidos grasos; Todo ello contribuye finalmente a una mayor acumulación de grasa en el tejido adiposo 51 (Figura 9). 3.2. Pérdida de la homeostasis intestinal y endotoxemia metabólica Como se ha visto, la alimentación contribuye a determinar la composición y funcionamiento de la microbiota intestinal. Las dietas ricas en grasas, proteínas y azúcares libres producen una disbiosis de la microbiota, con cambios en los enterotipos a favor de bacterias que producen mayor aprovechamiento de la energía de los alimentos; que unido, al mayor consumo de energía por este tipo de dietas, se incrementa la deposición de lípidos en el tejido adiposo y con el tiempo se produce aumento del peso corporal y finalmente desarrollo de la obesidad 26,51,55. La obesidad, se relaciona con una inflamación de bajo grado, que condiciona respuestas inmunitarias alteradas que lleva a la disfunción del tejido adiposo y a todas las comorbilidades asociadas (Figura 1), como se ha comentado en el apartado 1. 33 Las dietas altas en grasas y por tanto bajas en fibra, además de alterar la composición de la microbiota, provocan también un cambio en el perfil de los AGCC producidos, con menor producción de butirato y propionato. Esto se traduce en menor activación de los receptores GPR41 y GRP43, junto con la pérdida de las acciones beneficiosas, tanto metabólicas como inmunitarias, que esto conlleva (aumento de la secreción GLP-1, respuestas inmunitarias reguladoras) 54,57, visto en el apartado 2.3 (Figura 8). Una de las funciones beneficiosas de los AGCC, especialmente del butirato, es mantener la barrera intestinal. Por lo que, alteraciones en el perfil de los AGCC, producen un debilitamiento de las uniones estrechas celulares y se incrementa la permeabilidad intestinal, que conduce a mayor interacción de las células inmunitarias con la microbiota y el contenido luminal, y a una mayor liberación de endotoxinas (LPS) a nivel de la circulación sistémicas (endotoxemia metabólica) 52,54,55 (Figura 9). La endotoxemia metabólica genera un estado proinflamatorio generalizado, que propicia el aumento de la resistencia a la insulina 51,52,54; y la mayor inflamación lleva a una mayor infiltración de macrófagos en el tejido adiposo que produce la disfunción del tejido y sus consecuencias 54,56 (Figuras 1 y 9). Figura 9: Repercusiones globales de la disbiosis de la microbiota intestinal. La disbiosis conduce a cambios la homeostasis energética que llevan al aumento de peso corporal, a la disfunción del tejido adiposo y finalmente a la resistencia a la insulina. Imagen de elaboración propia. LPS: lipopolisacárido, TRL: receptores tipo Toll, AMPK: enzima proteína quinasa activada por adinosina-monofosfato, FIAF: factor de adipocitos inducido por ayuno, LPL: lipoproteína lipasa. Ingesta de grasas y proteínas animales 34 4. TRATAMIENTO DIETÉTICO EN LA MODULACIÓN DE LA MICROBIOTA INTESTINAL El consumo de fibras y bacterias vivas pueden ser utilizadas con el objetivo de poder modificar la composición de la microbiota intestinal, produciendo aumento de determinadas bacterias comensales beneficiosas. Por ello se estudia, si los prebióticos y probióticos podrían ser utilizados como tratamiento para revertir la disbiosis de la microbiota intestinal, así como sus consecuencias 58. 4.1. Uso de prebióticos Los prebióticos son compuestos fermentables presentes en algunos alimentos, con propiedades y actividades beneficiosas para la salud del huésped al promover cambios en la composición y actividad de la microbiota intestinal 43,59. Para ser denominado prebiótico se tienen que presentar una serie de características: resistir el proceso de digestión, ser fermentable por la microbiota intestinal y estimular el crecimiento y/o actividad de determinadas bacterias beneficiosas para la salud del huésped 59. Actualmente los prebióticos más estudiados, son los fructanos de tipo inulina, fructooligosacáridos (FOS) y galactooligosacáridos (GOS), que están presentes en productos vegetales tales como cebolla, alcachofas, tomate, remolacha y también en la leche, en el caso de GOS 60,61. Se ha visto como el mayor consumo de prebióticos, produce el llamado “cross-feeding” o alimentación cruzada, al igual que ocurre con el uso de probióticos. Esto consiste en que los productos fermentados de una especie microbiana son utilizados para el desarrollo de otras bacterias presentes en la microbiota. Así la fermentación de los fructanos o mucinas por Bifidobacterium y Lactobacilos genera lactato y acetato que será fermento por otras especies bacterianas para producir butirato, contribuyendo así a cambios en la capacidad metabólica de las bacterias comensales y al mantenimiento de una microbiota intestinal sana 58,59. Los efectos que pueden producir los prebióticos sobre nuestra microbiota no están claros y no han sido demostrados por completo en humanos. Hay que tener en cuenta que para que se produzcan tienen que estar presentes, en la microbiota intestinal del huésped, las bacterias capaces de fermentarlos y, por otra parte, no cualquier dosis parece producir una respuesta beneficiosa; dosis inferiores a 10g de FOS y GOS parece que no aportaron ningún efecto en estudios experimentales con animales 59. 35 4.2. Uso de probióticos Los probióticos son organismos vivos, fundamentalmente bacterias, que cuando se consumen en dosis adecuadas ejercen actividades beneficiosas para la salud del huésped. En la actualidad las que más se utilizan son bacterias del género Lactobacillus y Bifidobacterium, junto con alguna levadura. Entre los beneficios atribuidos al empleo de probióticos, están el refortalecimiento de la barrera intestinal, exclusión competitiva de patógenos, producción de AGCC, un mayor recambios de colonocitos, normalización de la microbiota alterada, regulación del tránsito gastro-intestinal, y modulación de la respuesta inmunitaria 58,60. Hay evidencias probadas científicamente sobre sus beneficios en el tratamiento de enfermedades y alteraciones intestinales diversas. Por ejemplo, en el tratamiento de la diarrea provocada por el uso de antibióticos 58. Los probióticos interactúan con los TLR del epitelio intestinal, generando una reducción en la producción de citocinas proinflamatorias, hecho que favorece respuestas inmunitarias reguladoras 58,60. En este sentido, los AGCC producidos, generan respuestas beneficiosas, especialmente el butirato que favorece la homeostasis intestinal, y mantiene la barrera intestinal 58. Si el efecto de los probióticos está relacionado con un efecto en la composición de la microbiota intestinal del huésped, todavía no se ha podido determinar; ya que los resultados de estudios, llevados a cabo con animales y humanos, no son concluyentes. Se cree, que pueden ser los cambios metabólicos que generan, lo que podrían explicar sus beneficios 58,62. Por otra parte, se están llevando a cabo estudios de cómo afecta el empleo de probióticos en personas obesas. Así un metaanálisis en el que se incluyeron 15 ensayos aleatorizados controlados, con el fin de examinar los efectos de la suplementación con probióticos sobre el peso corporal, IMC y masa grasa; concluyó que la administración de probióticos produjo una pérdida significativa de peso y reducción del IMC, en comparación con el grupo control, sin cambios significativos en el porcentaje de masa grasa 62. En otro metaanálisis en el que se examinaron 12 estudios, con el fin de examinar los efectos de la suplementación de probióticos sobre los lípidos plasmáticos en niños/adolescentes y adultos; se concluyó que la administración de probióticos reducía los niveles de colesterol total en sangre y lipoproteínas de baja densidad (LDL), en comparación con el grupo control, sin cambios significativos en los niveles de triglicéridos totales y lipoproteínas de alta densidad (HDL) 63. 36 También se están empezando a utilizar los llamados simbióticos, que son la combinación de prebióticos y probióticos. El uso conjunto genera una mayor supervivencia de los probióticos, junto con una mejora en sus actividades beneficiosas. La combinación utilizada debería ser la que mayor eficacia produzca. Sin embargo, al igual que para el empleo de probióticos, hacen falta un gran número de pruebas experimentales, en animales y en humanos, para conocer los mecanismos de acción y entender porque se producen con su utilización respuestas beneficiosas en el organismo43,60. A continuación, se analizará un metaanálisis en el que se determina los efectos del uso de probióticos sobre la obesidad e indicadores clínicos asociados, tales como perfiles lipídicos y parámetros glucémicos 64. Los parámetros considerados en relación con la obesidad fueron: peso corporal, índice de masa corporal (IMC), circunferencia de cintura, masa grasa y % de grasa corporal. Los parámetros considerados en relación con perfiles lipídicos fueron: colesterol total, triacilglicéridos, niveles de lipoproteínas de baja (LDL) y alta densidad (HDL) y sobre el metabolismo de la glucosa fueron: efecto sobre la glucosa en plasma en ayunas, prueba de hemoglobina HbA1c y el índice de resistencia a la insulina (HOMA-IR). The Potential Role of Probiotics in Controlling Overweight/Obesity and Associated Metabolic Parameters in Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis 64 Abreviaturas - WMD: diferencia de medias ponderada - SMD: diferencia de medias estandarizada Objetivo Examinar los efectos de los probióticos en el control de peso corporal, perfil lipídico y control glucémico en adultos sanos, con sobrepeso y con obesidad Bases de datos utilizadas PubMed, Embase y Web of Science, donde se revisaron artículos desde enero de 2008 a julio de 2018. - Total inicial: 1255 artículos - Total incluidos en metaanálisis: 12 artículos 11 ensayos clínicos aleatorios, doble-ciego, controlados. 1 ensayo clínico aleatorizado, ciego, controlado. Criterios de selección - Sobrepeso y obesidad se midan con el IMC y los participantes presentaran un IMC > 25Kg/m2. - Los participantes presenten buen estado de salud. - Ensayos clínicos aleatorios de adultos >18 años. - Resultado principal: cambios en la pérdida de peso en los adultos, con el consumo de probióticos, antes y después de la intervención - Resultados secundarios: o Perfiles lipídicos o Parámetros metabólicos de la glucosa - En sucesos con varios grupos de intervención (cepas múltiples o varias dosis de probióticos), se incluyó el grupo del mayor número de cepas o dosis junto con el grupo placebo. 37 Criterios de exclusión - Estudios con mujeres lactantes o embarazadas - Participantes con: o Hipertensión o Diabetes o Enfermedades inmunológicas crónicas o Enfermedades tiroideas o Cirugía gastrointestinal o Otras enfermedades crónicas - Estudios con participantes que tomaron además de probióticos, prebióticos, simbióticos, hierbas y otras suplementos. Características artículos seleccionados Número de cepas de probióticos consumidas: - 7 estudios >2 cepas - 5 estudios 1 cepa Dosis de probióticos consumidas: - Dosis altas (>1010UFC): 7 estudios - Dosis bajas (<1010UFC): 5 estudios Número total de sujetos: 821 - 416 participantes tratados con placebo - 405 participantes tratados con probióticos Duración de suplementación: 8-24 semanas Resultados Resultados grupo Probiótico vs Control: Pérdida de peso corporal: WMD [95%CI]; -0,55 [-0,91, -0,19] Kg, P=0.003 reducción estadísticamente significativa - 10 estudios: 641 participantes, 315 con probióticos IMC: WMD [95%CI]; -0,30 [-0,43 -0,0,18], Kg/m2, P0.00001 reducción estadísticamente significativa. - 11 estudios: 717 participantes, 357 con probióticos Masa grasa: WMD de -0.91 [-1.19, -0.63] kg, P<0.00001 reducción estadísticamente significativa. - 9 estudios: 632 participantes, 311 con probióticos % masa grasa: WMD [95%CI]; -0,92 [-1,27, -0,56]%, P0.00001 reducción estadísticamente significativa. - 6 estudios: 450 participantes, 244 con probióticos Colesterol total: SMD [95%CI]; -0,43 [-0,80 -0,07], P=0.02 reducción estadísticamente significativa. - 7 estudios: 479 participantes, 236 con probióticos Triglicéridos: no reducción significativa - 7 estudios: 479 participantes, 236 con probióticos LDL-c: SMD [95%CI]; -0,41 [-0,77 -0,04], P=0.03 reducción estadísticamente significativa. - 7 estudios: 479 participantes, 236 con probióticos 38 HDL-c: No se lleva acabo el análisis, debido a que fueron menos de 7 estudios los que mostraban resultados sobre los efectos de los probióticos en el HDL-c Glucosa en ayunas: SMD [95%CI] -0,35 [-0,67 -0,02], P=0.04 reducción estadísticamente significativa. - 6 estudios: 436 participantes, 215 con probióticos Insulina: SMD [95%CI]; -0,44 [-0,84 -0,03], P=0.03 reducción estadísticamente significativa. - 6 estudios: 436 participantes, 215 con probióticos HOMA-IR: SMD [95%CI]; -0,51 [-0,96 -0,05], P=0.03 reducción estadísticamente significativa - 5 estudios: 341 participantes, 166 con probióticos Limitaciones -Los ensayos clínicos son de un número de participantes pequeño. -Un estudio no informó sobre dosis y cepa de probiótico utilizada. -Pueden existir cambios de estabilidad de los probióticos en función del tipo de fabricantes. Conclusiones obtenidas “La suplementación con probióticos podría reducir el peso corporal y la masa grasa y mejorar algunos parámetros del metabolismos de lípidos y glucosa asociados. Por ello el empleo de probióticos se puede convertir en una estrategia para la prevención y tratamiento del sobrepeso/ obesidad en individuos adultos sanos” Los posibles mecanismos que se proponen en el metaanálisis para explicar estos hallazgos son los siguientes: los probióticos son capaces de modular la composición de la microbiota intestinal, aumentado las especies bacterianas productoras de AGCC y reduciendo la presencia de patógenos oportunistas. La barrera intestinal estaría protegida y esto traería consigo una disminución de la inflamación sistémica y de la acumulación de grasa, junto con mejoras en la sensibilidad a la insulina. Por todo ello, la suplementación con probióticos parece tener un efecto positivo sobre la homeostasis metabólica de los sujetos 64. Estas mejoras con la ingesta de probióticos, como se ha visto a lo largo del trabajo, podrían deberse a una menor endotoxemia metabólica, al reducir la producción de LPS por la reducción de patógenos oportunistas y aumentando la producción butirato, ya que aumentan las especies productoras de este. Con esto se consige mejorar la permeabilidad intestinal e inflamación tanto local como sistémica y por tanto puede tener ciertos efectos beneficiosos para el tratamiento de la obesidad. 39 CONCLUSIONES A través del desarrollo del presente trabajo se pueden sacar una serie de conclusiones sobre lo que sucede en el tejido adiposo durante la obesidad: - La obesidad lleva a una disfunción del tejido adiposo. Este hecho provoca una incapacidad del tejido adiposo para almacenar ácidos grasos y, por tanto, aumenta la lipólisis y la liberación de ácidos grasos libres a la circulación sanguínea. - El aumento en la producción de ácidos grasos libres genera un estado proinflamatorio dentro del tejido adiposo en el que están implicadas células inmunitarias (macrófagos). Los ácidos grasos libres se unen a los macrófagos generando un aumento de la liberación de citocinas proinflamatorias, junto con un estímulo para la mayor infiltración de células inmunitarias en el tejido adiposo, que finalmente provoca un estado proinflamatorio. - En el estado proinflamatorio el tejido adiposo secreta adipocinas al torrente circulatorio con función inflamatoria. Como consecuencia hay una perpetuación del estado inflamatorio y cambios en el metabolismo energético, que se traducen en una mayor resistencia a la insulina y finalmente puede conducir a un mayor riesgo de padecer Diabetes Mellitus tipo 2. En cuanto a la microbiota intestinal, se puede concluir: - Una microbiota intestinal sana es clave para el correcto funcionamiento del sistema inmunitario y de la homeostasis energética. - La microbiota intestinal y sistema inmunitario del huésped maduran conjuntamente, lo que favorece respuestas de tolerancia en el epitelio intestinal para conseguir mantener una adecuada homeostasis. - La producción de ácidos grasos de cadena corta por la microbiota comensal favorece una regulación del metabolismo energético, inhibiendo la lipólisis en el tejido adiposo y aumentando la gluconeogénesis intestinal y las secreciones de incretinas (GLP-1), que llevan a un mejor control de la homeostasis de la glucosa. Además, también induce respuestas reguladoras por parte del sistema inmunitario, inhibiendo las respuestas inflamatorias. - Dietas altas en grasa o uso de antibióticos, llevan a cambios en la composición y funcionamiento de la microbiota intestinal, generando una disbiosis que conduce a un mayor aprovechamiento energético de los alimentos y a una endotoxemia metabólica. 40 - La endotoxemia metabólica genera un estado proinflamatorio, por aumento en plasma de lipopolisacárido bacteriano. Todo ello produce cambios en el metabolismo energético que inducen un aumento de peso corporal, a favor de la ganancia de masa grasa. En cuanto al uso de probióticos, se puede concluir: - El consumo de probióticos puede producir beneficios en el tratamiento de enfermedades y alteraciones intestinales, debido al fortalecimiento de la barrera intestinal, exclusión de patógenos y la modulación que ejercen sobre el sistema inmunitario. Además, de por generar aumento de las especies bacterianas productoras de butirato, uno de los ácidos grasos de cadena corta más importante. - Se están realizando estudios clínicos empleando probióticos para el tratamiento de la obesidad, ya que parece que pueden llegar a modular la composición de la microbiota intestinal alterada, y mejorar ciertos parámetros plasmáticos asociados a la obesidad. - Pero los estudios sobre el papel de los probióticos realizados en individuos obesos son limitados, por lo que no se puede llegar a conclusiones definitivas y harían falta más estudios y con mayor número de sujetos para determinar verdaderamente las acciones del uso de los probióticos.