Intestino artificial permite comprender cómo afectan los alimentos a las poblaciones de bacterias intestinales
24 de Septiembre de 2018 | Comunicado de prensa original de la Sociedad Americana de Microbiología

Usando un intestino artificial, los investigadores han demostrado que el microbioma puede adaptarse rápidamente del equivalente bacteriano de una dieta occidental típica, a una dieta compuesta exclusivamente de grasas. Esa adaptación involucra un aumento en las poblaciones de especies que metabolizan ácidos grasos y una caída en las de los que metabolizan proteínas y carbohidratos. Estos cambios llevaron a la disminución de la producción de ácidos grasos de cadena corta y antioxidantes, alteraciones que podrían afectar negativamente la salud humana. La investigación se publica en Applied and Environmental Microbiology, una revista de la Sociedad Americana de Microbiología.

“Los microbios intestinales median muchos efectos dietéticos en la salud humana”, dijo el autor, Oleg Paliy, profesor asociado de la Escuela de Medicina Boonshoft, Universidad Estatal de Wright, Dayton, OH. “La mayoría de estos compuestos son fermentados por las bacterias intestinales. Esto sucede porque una proporción significativa de carbohidratos, proteínas y grasas de la dieta escapa a la digestión en el intestino delgado, y llegan al colon, una sección del intestino que alberga una densa población de microbios. “Allí, la mayoría de estos compuestos son fermentados por las bacterias intestinales”.

En el estudio, el cambio de una dieta occidental a una rica en grasas impulsó las poblaciones de bacterias que metabolizan ácidos grasos de los géneros Alistipes, Bilophila y varios géneros de la clase Gammaproteobacteria. Las poblaciones que degradan carbohidratos y proteínas declinaron, incluyendo los géneros Bacteroides, Clostridium y Roseburia.

La disminución de las poblaciones de los géneros bacterianos que metabolizan carbohidratos, causó una disminución en la producción de ácidos grasos de cadena corta y también la de antioxidantes. Estos últimos son compuestos que neutralizan los radicales libres, compuestos altamente reactivos que provocan daños en las células, el ADN y el colágeno.

"Los efectos benéficos y nocivos relativos de las dietas ricas en carbohidratos y grasas son objeto de muchos estudios y debates", dijo el Dr. Paliy. Varios informes recientes demuestran que las dietas bajas en carbohidratos pueden provocar mejoras en los signos y síntomas de la resistencia a la insulina y de sus manifestaciones secundarias, tales como el síndrome metabólico.

Sin embargo, estudios previos habían sugerido que al menos algunos carbohidratos son necesarios en la dieta para una salud óptima. Cuando los microbios intestinales fermentan carbohidratos complejos, se producen ácidos grasos de cadena corta. Estos tienen muchos efectos positivos en el hospedador, incluyendo la reducción del riesgo de cáncer colorrectal, la regulación del apetito y la reducción de la inflamación en el cuerpo.
El dispositivo experimental empleado para llevar a cabo este estudio, denominado simulador intestinal humano, está diseñado para imitar el ambiente del colon humano. Se compone de tres recipientes de cristal ligados consecutivamente que simulan tres diversas regiones del colon humano, en los que se sembraron microorganismos humanos del intestino, obtenidos de donantes fecales. Tanto los nutrientes característicos de una dieta occidental balanceada, como una dieta compuesta enteramente de grasas, fueron proporcionados a estas comunidades. Los investigadores midieron su composición y metabolitos mediante secuenciación de alto rendimiento y cromatografía líquida de alta performance, respectivamente.

El tipo de conocimiento adquirido a través de este estudio puede en última instancia ayudar a los investigadores a obtener un mayor control sobre qué tipo de dietas son más saludables para cada persona, "aunque hay un largo camino por recorrer", dijo el Dr. Paliy.

Nota: Este artículo ha sido republicado a partir del material proporcionado por la Sociedad Americana de Microbiología y editado para adecuar su longitud y contenido. 

Referencia: Agans, R.; Gordon, A.; Kramer, D.L.; Perez-Burillo, S.J.; Rufián-Henares, A. and Oleg Paliy. (2018). DIETARY FATTY ACIDS SUSTAIN GROWTH OF HUMAN GUT MICROBIOTA. Accepted Manuscript Posted Online 21 September 2018. Appl. Environ. Microbiol. doi:10.1128/AEM.01525-18

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ABSTRACT

While a substantial amount of dietary fats escape absorption in the human small intestine and reach the colon, the ability of resident microbiota to utilize these dietary fats for growth has not been investigated in detail. In this study we used an in vitro multi-vessel simulator system of the human colon to reveal that human gut microbiota is able to utilize typically consumed dietary fatty acids to sustain growth. Gut microbiota adapted quickly to a macronutrient switch from a balanced Western diet type medium to its variant lacking carbohydrates and proteins. We defined specific genera that increased their abundance on the fats-only medium, including Alistipes, Bilophila, and several genera of class Gammaproteobacteria. In contrast, abundances of well-known glycan and protein degraders including Bacteroides, Clostridium, and Roseburia were reduced in such conditions. Predicted prevalence of microbial genes coding for fatty acid degradation enzymes and anaerobic respiratory reductases were significantly increased in the fats-only environment, whereas the abundance of glycan degradation genes was diminished. These changes also resulted in lower microbial production of short chain fatty acids and antioxidants. Our findings provide justification for the previously observed alterations in gut microbiota observed in human and animal studies of high-fat diets.