Dieta, nutrición y microbioma intestinal

Resultan invisibles sin un microscopio, pero los billones de microorganismos que conforman nuestro microbioma personal son muy importantes para nuestra salud. Aunque los microbios están presentes en todo el cuerpo, el microbioma del intestino es el que posee la mayor concentración de microorganismos (1).

Sabemos desde hace décadas que el microbioma intestinal desempeña un papel importante en la nutrición. Ejemplo de ello son las bacterias que habitan en nuestro intestino, las cuales producen parte de la vitamina K que necesitamos (2). Este es el motivo por el que a los recién nacidos se les administra vitamina K cuando nacen: su intestino grueso todavía no está colonizado por bacterias capaces de proporcionarles suficiente vitamina K, con el consiguiente riesgo de sufrir una deficiencia esta vitamina (3){Olson, 1987 #4}. Estudios exhaustivos del microbioma intestinal demuestran que los tipos de bacterias presentes pueden producir las ocho vitaminas del complejo B; cuatro de ellas en niveles capaces de cubrir una parte razonable de las recomendaciones diarias (4){Magnusdottir, 2015 #5}. Los microbios en el intestino también ayudan a mejorar la digestibilidad de la dieta, descomponiendo polisacáridos que el cuerpo humano no puede descomponer por sí mismo y extrayendo así la energía que contienen (5).

La investigación reciente se ha centrado en cómo podemos cambiar la microbiota intestinal por medio de la nutrición para mejorar nuestra salud. La especie de bacterias más abundante en el intestino es la Bacteroides, acompañada frecuentemente de los géneros Faecalibacterium, Bifidobacterium (presente en muchos probióticos), Lachnospiraceae y Roseburia (6). Otra forma de estudiar la microbiota intestinal es examinar la abundancia relativa de Bacteroidetes (un gran grupo de bacterias en forma de bacilos) y Firmicutes (así llamadas por su gruesa pared celular, y entre las que se encuentran las especies Lactobacilos y Clostridia). En las personas que padecen obesidad, por ejemplo, la microbiota intestinal presenta diferencias significativas y cambia su composición durante la pérdida de peso. Cuando se pierde peso, la cantidad de Bacteroides que habitan el tracto gastrointestinal aumenta, mientras que la proporción relativa de Firmicutes disminuye (7). Se cree que estos cambios en el microbioma intestinal aumentan la sensación de saciedad, modifican la eficiencia del cuerpo para extraer energía de los alimentos y reducen la carga inflamatoria general del organismo, paliando así los efectos de la obesidad en la salud (7). Hay tres conceptos principales asociados con los cambios de la microbiota intestinal: los probióticos, los prebióticos y los simbióticos.

Probióticos

Cuando hablamos de probióticos y microbioma intestinal, nos referimos al consumo de microorganismos vivos con el fin de aportar beneficios para la salud (8). Se cree que ciertas bacterias utilizadas para acidificar la leche, como las bifidobacteria o los lactobacilos, mantienen un ambiente ácido en el intestino grueso, lo cual favorece su funcionamiento normal y, por lo tanto, contribuye a la salud intestinal (8). También se cree que la interacción entre los microbios del intestino y nuestro sistema inmunitario es importante para el desarrollo de este. Ciertos probióticos son capaces de reforzar el desarrollo normal del sistema inmunitario, estimulándolo sin causar enfermedad (9). Varios metaanálisis rigurosos demuestran que los probióticos pueden ser eficaces para algunas afecciones relacionadas con la salud intestinal o el sistema inmune en general. Por ejemplo, algunos metanálisis realizados en niños (10) y adultos (11) señalan que los probióticos pueden ser moderadamente eficaces para reducir la incidencia de diarrea asociada al uso de antibióticos, incluida la diarrea causada por la bacteria Clostridium difficile (12). Según estos metaanálisis, los probióticos contribuyen a aliviar el dolor abdominal en niños (13) y adultos (14). Otro metaanálisis halló que los probióticos podrían reducir la incidencia, la duración y el uso de la medicación asociada con infecciones del tracto respiratorio superior (15). Las combinaciones de diferentes cepas probióticas pueden tener un efecto sinérgico (16).

Prebióticos

Los prebióticos son ingredientes de los alimentos que se consumen con la intención de estimular de forma selectiva el crecimiento de un determinado tipo de microorganismos y aportar con ello un beneficio para la salud. Pueden considerarse “comida” para nuestros propios microbios (17). Por ejemplo, el desarrollo del microbioma normal de un recién nacido se ve favorecido por los azúcares específicos de la leche materna, conocidos como oligosacáridos de la leche humana (HMO, por sus siglas en inglés). Estos oligosacáridos sirven de “alimento” a las bifidobacterias, por lo que su crecimiento se ve estimulado con la lactancia natural. Las bifidobacterias se consideran beneficiosas para los sistemas metabólico e inmunológico de los bebés (17). Otros compuestos que han sido ampliamente estudiados por sus efectos prebióticos son la fibra soluble inulina, así como los galactooligosacáridos (GOS) y los fructooligosacáridos (FOS), que están formados por cadenas cortas de moléculas de glucosa. El consumo de estos prebióticos aumenta la proporción de bifidobacterias beneficiosas en el intestino. Los estudios han constatado efectos beneficiosos en diversos aspectos de la salud; por ejemplo, mayor saciedad e hidratación de la piel, reducción del estreñimiento y mejoras en el perfil lipídico (17, 18).

Simbióticos

Hablamos de simbióticos cuando se utilizan juntos prebióticos y probióticos; es decir, cuando se suministran al organismo ciertos microbios y su fuente preferida de hidratos de carbono (19). Al combinar un probiótico con su prebiótico correspondiente, el probiótico suministrado tiene más posibilidades de prosperar en el intestino y de ejercer los efectos deseados. La investigación de diferentes mezclas de probióticos y prebióticos ayuda a seleccionar combinaciones de simbióticos (20). La evidencia existente hasta el momento sugiere que los simbióticos ayudan a estimular una función intestinal normal en adultos y bebés (21, 22), si bien este campo de investigación está evolucionando rápidamente.

El futuro del microbioma intestinal y la nutrición

El microbioma humano es increíblemente complejo y variado; de hecho, hay muchas cosas que todavía no sabemos sobre los microorganismos que viven en nuestro cuerpo. Una de las áreas de investigación de la microbiota se ocupa de estudiar el microbioma utilizando tecnologías “ómicas”, que son técnicas sofisticadas que utilizan modernos sistemas computacionales y software para analizar grandes grupos de datos relativos a un área específica de la ciencia biológica (23). En el caso concreto de la investigación del microbioma intestinal, resulta interesante examinar el conjunto de genes involucrados en el microbioma (genómica, transcriptómica) y analizar cómo interaccionan los diferentes compuestos formados por los microorganismos en el intestino (metabolómica, proteómica). Estas tecnologías nos ayudan a comprender mejor la asombrosa variedad de microbios que abundan en nuestros tractos digestivos.

Otra área es la ampliación del concepto de prebióticos. En el pasado, el término se definió de manera bastante estricta como un ingrediente de la dieta que es fermentado por ciertas bacterias intestinales para mejorar la salud. Los ingredientes de la dieta que podrían clasificarse como prebióticos se limitan a hidratos de carbono que no podemos digerir, como las fibras dietéticas. No obstante, es posible que haya otros ingredientes fuera de esta definición capaces de modificar la composición del intestino para producir un beneficio en la salud. Por ejemplo, la vitamina B riboflavina estimula el crecimiento de la bacteria “beneficiosa” Faecalibacterium prausnitzii en ambientes con bajos niveles de oxígeno, como es el caso del intestino grueso. Dado que la microbiota de las personas que padecen enfermedad inflamatoria intestinal se caracteriza por la ausencia de Faecalibacterium prausnitzii en comparación con los individuos sanos, la suplementación con riboflavina podría actuar como un prebiótico si aplicamos la nueva definición ampliada (24).

La complejidad del microbioma intestinal es increíble, por lo que todavía tenemos mucho camino por delante para comprender en qué medida afecta a nuestra salud. El campo de la investigación del microbioma está evolucionando rápidamente. En un futuro puede que veamos prebióticos especializados, adaptados a nuestros propios microorganismos personales (6), que nos ayuden a mantener un peso saludable, a reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares o a controlar nuestros niveles de glucosa en sangre, modificando la proporción de ciertos microbios (25). ¡Nuestros diminutos amigos pueden ser la clave para que gocemos de una buena salud!

1. Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol 2016;14(8):e1002533. doi: 10.1371/journal.pbio.1002533
2. Karl JP, Fu X, Wang X, Zhao Y, Shen J, Zhang C, Wolfe BE, Saltzman E, Zhao L, Booth SL. Fecal menaquinone profiles of overweight adults are associated with gut microbiota composition during a gut microbiota-targeted dietary intervention. Am J Clin Nutr 2015;102(1):84-93. doi: 10.3945/ajcn.115.109496
3. Olson JA. Recommended dietary intakes (RDI) of vitamin K in humans. Am J Clin Nutr 1987;45(4):687-92.
4.  Magnusdottir S, Ravcheev D, de Crecy-Lagard V, Thiele I. Systematic genome assessment of B-vitamin biosynthesis suggests co-operation among gut microbes. Front Genet 2015;6:148. doi: 10.3389/fgene.2015.00148
5. Shreiner AB, Kao JY, Young VB. The gut microbiome in health and in disease. Curr Opin Gastroenterol 2015;31(1):69-75. doi: 10.1097/MOG.0000000000000139
6. Arumugam M, Raes J, Pelletier E, Le Paslier D, Yamada T, Mende DR, Fernandes GR, Tap J, Bruls T, Batto JM, et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 2011;473(7346):174-80. doi: 10.1038/nature09944
7. Tremaroli V, Backhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature 2012;489(7415):242-9. doi: 10.1038/nature11552
8. Hungin AP, Mulligan C, Pot B, Whorwell P, Agreus L, Fracasso P, Lionis C, Mendive J, Philippart de Foy JM, Rubin G, et al. Systematic review: probiotics in the management of lower gastrointestinal symptoms in clinical practice -- an evidence-based international guide. Aliment Pharmacol Ther 2013;38(8):864-86. doi: 10.1111/apt.12460
9. Amenyogbe N, Kollmann TR, Ben-Othman R. Early-Life Host-Microbiome Interphase: The Key Frontier for Immune Development. Front Pediatr 2017;5:111. doi: 10.3389/fped.2017.00111
10. Goldenberg JZ, Lytvyn L, Steurich J, Parkin P, Mahant S, Johnston BC. Probiotics for the prevention of pediatric antibiotic-associated diarrhea. Cochrane Database Syst Rev 2015(12):CD004827. doi: 10.1002/14651858.CD004827.pub4
11. Hempel S, Newberry SJ, Maher AR, Wang Z, Miles JN, Shanman R, Johnsen B, Shekelle PG. Probiotics for the prevention and treatment of antibiotic-associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis. JAMA 2012;307(18):1959-69. doi: 10.1001/jama.2012.3507
12. Goldenberg JZ, Ma SS, Saxton JD, Martzen MR, Vandvik PO, Thorlund K, Guyatt GH, Johnston BC. Probiotics for the prevention of Clostridium difficile-associated diarrhea in adults and children. Cochrane Database Syst Rev 2013(5):CD006095. doi: 10.1002/14651858.CD006095.pub3
13. Newlove-Delgado TV, Martin AE, Abbott RA, Bethel A, Thompson-Coon J, Whear R, Logan S. Dietary interventions for recurrent abdominal pain in childhood. Cochrane Database Syst Rev 2017;3:CD010972. doi: 10.1002/14651858.CD010972.pub2
14. Didari T, Mozaffari S, Nikfar S, Abdollahi M. Effectiveness of probiotics in irritable bowel syndrome: Updated systematic review with meta-analysis. World J Gastroenterol 2015;21(10):3072-84. doi: 10.3748/wjg.v21.i10.3072
15. Hao Q, Dong BR, Wu T. Probiotics for preventing acute upper respiratory tract infections. Cochrane Database Syst Rev 2015(2):CD006895. doi: 10.1002/14651858.CD006895.pub3
16. Collado MC, Jalonen L, Meriluoto J, Salminen S. Protection mechanism of probiotic combination against human pathogens: in vitro adhesion to human intestinal mucus. Asia Pac J Clin Nutr 2006;15(4):570-5.
17. Gibson GR, Hutkins R, Sanders ME, Prescott SL, Reimer RA, Salminen SJ, Scott K, Stanton C, Swanson KS, Cani PD, et al. Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2017;14(8):491-502. doi: 10.1038/nrgastro.2017.75
18. Collins S, Reid G. Distant Site Effects of Ingested Prebiotics. Nutrients 2016;8(9). doi: 10.3390/nu8090523
19. Collins MD, Gibson GR. Probiotics, prebiotics, and synbiotics: approaches for modulating the microbial ecology of the gut. Am J Clin Nutr 1999;69(5):1052S-7S.
20. Makelainen H, Saarinen M, Stowell J, Rautonen N, Ouwehand AC. Xylo-oligosaccharides and lactitol promote the growth of Bifidobacterium lactis and Lactobacillus species in pure cultures. Benef Microbes 2010;1(2):139-48. doi: 10.3920/BM2009.0029
21. Ford AC, Quigley EM, Lacy BE, Lembo AJ, Saito YA, Schiller LR, Soffer EE, Spiegel BM, Moayyedi P. Efficacy of prebiotics, probiotics, and synbiotics in irritable bowel syndrome and chronic idiopathic constipation: systematic review and meta-analysis. Am J Gastroenterol 2014;109(10):1547-61; quiz 6, 62. doi: 10.1038/ajg.2014.202
22. Mugambi MN, Musekiwa A, Lombard M, Young T, Blaauw R. Synbiotics, probiotics or prebiotics in infant formula for full term infants: a systematic review. Nutr J 2012;11:81. doi: 10.1186/1475-2891-11-81
23. Berger B, Peng J, Singh M. Computational solutions for omics data. Nat Rev Genet 2013;14(5):333-46. doi: 10.1038/nrg3433
24. Steinert RE, Sadaghian Sadabad M, Harmsen HJ, Weber P. The prebiotic concept and human health: a changing landscape with riboflavin as a novel prebiotic candidate? Eur J Clin Nutr 2016;70(12):1348-53. doi: 10.1038/ejcn.2016.119
25. Daliri EB, Wei S, Oh DH, Lee BH. The human microbiome and metabolomics: Current concepts and applications. Crit Rev Food Sci Nutr 2017;57(16):3565-76. doi: 10.1080/10408398.2016.1220913