Los microorganismos en el tracto gastrointestinal humano forma una intrincada estructura, de estar compuesto por unos 500 a 1000 especies distintas de bacterias, (además de otros microbios). Recientemente, los investigadores han comenzado a desentrañar el papel sutil estas diversas formas de vida contribuyen a mantener la salud y la regulación del peso.
En un nuevo estudio que aparece en la revista Nutrition en la práctica clínica, la investigadora Rosa Krajmalnik-Brown y sus colegas en el Centro de Swette de Biotecnología Ambiental de Biodiseño de Arizona State University Institute en colaboración con John DiBaise de la División de Gastroenterología de la Clínica Mayo, la revisión el papel de los microbios intestinales en la absorción de nutrientes y la regulación de la energía.
De acuerdo con Krajmalnik-Brown, «La desnutrición puede manifestarse como obesidad o desnutrición, los problemas de proporciones epidémicas en todo el mundo. Los microorganismos han demostrado que desempeñan un papel importante en la regulación de la extracción y la energía de nutrientes y energía, aunque las funciones específicas que los individuos y grupos o equipos de microbios intestinales juegan siguen siendo inciertas. »
El estudio destaca el crecimiento de las poblaciones microbianas diversas – desde el nacimiento – Poner de relieve su papel en la extracción de energía de la dieta. La composición de las comunidades microbianas se muestra a variar con la edad, peso corporal, y la variedad de los alimentos ingeridos, la respuesta, así como en la cirugía bariátrica para la obesidad, el uso de antibióticos y muchos otros factores.
Basado en los resultados actuales, los autores sugieren que la modificación terapéutica del microbioma intestinal puede ofrecer un enfoque atractivo para el tratamiento futuro de enfermedades relacionadas con la nutrición, incluida la obesidad y una serie de consecuencias graves para la salud vinculados a la desnutrición.
Los microbios en el intestino humano pertenecen a tres grandes dominios, que se define por su filogenia molecular: Eukarya, Bacteria y Acaya. De éstos, las bacterias reinan, con dos divisiones dominantes, conocidas como Bacteroidetes y Firmicutes – que constituyen más del 90 por ciento de la población microbiana del intestino. En contraste, la Acaya que existen en el intestino son en su mayoría compuesto de metanógenos (productores de metano) y específicamente por Methanobrevibacter smithii – un-consumidor de hidrógeno.
Dentro de las categorías bacterianas sin embargo, existe una enorme diversidad. Cada individuo de la comunidad de microbios intestinales es única y profundamente sensible a las condiciones ambientales, desde el nacimiento. En efecto, el modo de entrega durante el proceso del parto se ha demostrado que afectan el perfil de un bebé microbiana.Las comunidades de microbios vaginales cambian durante el embarazo, en preparación para el nacimiento, la entrega de los microbios beneficiosos para el recién nacido.
En el momento del parto, la vagina está dominado por un par de especies de bacterias, Lactobacillus y Prevotella. En contraste, los niños nacidos por cesárea suelen mostrar a las comunidades microbianas asociadas con la piel, incluyendo aureus, Corynebacterium y Propionibacterium. Si bien todas las implicaciones de estas diferencias son aún turbias, la evidencia sugiere que puede afectar el desarrollo posterior de un bebé y la salud, particularmente en términos de susceptibilidad a los patógenos.
La dieta y el destino
Después del nacimiento, la dieta se convierte en un factor determinante en la diversidad microbiana en el intestino. Investigaciones recientes indican que las poblaciones microbianas varían geográficamente de una manera consistente con las diferencias regionales en la dieta. Los niños en las zonas rurales de Burkina Faso, por ejemplo, mostraron concentraciones mucho más abundantes de bacteroidetes en comparación con sus cohortes en Italia, un hallazgo consistente con los niños africanos de la planta de una dieta rica.Mientras microbiomas parecen haberse adaptado a las dietas locales, los cambios en los hábitos alimentarios alteran significativamente la composición de los microbios del intestino. Las variaciones en la composición de macronutrientes puede modificar la estructura de la microbiota intestinal en pocos días – en algunos casos, un solo día.
Los estudios en ratones muestran que el cambio de un bajo contenido de grasa la dieta, el polisacárido de la planta a una dieta occidental rica en azúcar y grasa rápida y profundamente reconfigura la composición de los microbios en el intestino.Otro modificador de la composición del intestino microbio es la cirugía de bypass gástrico, que se utiliza en ciertos casos, para aliviar las condiciones de la obesidad grave. En trabajos anteriores, los autores encontraron que el post-operatorio microbiana composición de los pacientes que se sometieron a la llamada Roux-en-Y bypass gástrico es distinta de los individuos de peso, tanto obesos y normales.
«La obesidad afecta a más de un tercio de los adultos en los EE.UU. y se asocia con una serie de condiciones de salud, incluyendo enfermedades cardíacas, apoplejía, diabetes tipo 2 y ciertas formas de cáncer», dice John DiBaise. Los autores observan además que las concentraciones en la sangre de lipopolisacáridos derivados de intestino aumento de bacterias en las personas obesas, produciendo una condición conocida como la endotoxemia metabólico. El trastorno se ha relacionado con enfermedades crónicas, sistémica, bajo nivel de inflamación, así como resistencia a la insulina. de Energía de la cosechaEn la revisión actual, el ciclo de extracción de energía microbiana de los alimentos, que implica reacciones hidrógeno-productores y consumidores en el intestino humano, se describe en detalle. Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) son un componente crítico en este sistema.
Durante el proceso digestivo, la fermentación en el intestino se descompone compuestos orgánicos complejos, la producción de AGCC y el hidrógeno. El hidrógeno se elimina ya sea en la respiración o consumidos por 3 grupos de microorganismos que habitan en el colon: metanógenos, acetógenos y reductores de sulfato.Las investigaciones realizadas por los autores y otros han demostrado que el hidrógeno que consumen los metanógenos aparece en mayor abundancia en los obesos en comparación con individuos de peso normal. Además, los Firmicutes, una forma de acetógena – también parece estar relacionado con la obesidad.
Después de la fermentación, persisten AGCC en el colon. La mayor concentración de AGCC, especialmente propionato, se observaron en las muestras fecales de obesos en comparación con niños de peso normal. (AGCC también se comportan como moléculas de señalización, lo que provocó la expresión de la leptina, que actúa como un supresor del apetito.)Aunque ahora parece claro que ciertas poblaciones microbianas ayudar al cuerpo a procesar los carbohidratos no digeribles de otra manera y las proteínas, dando lugar a la extracción de energía mayor y un aumento de peso asociado, los resultados experimentales han mostrado cierta inconsistencia.
Por ejemplo, mientras una serie de estudios han indicado una mayor prevalencia de Bacteroidetes en los individuos delgados y han relacionado la prevalencia de Firmicutes con la obesidad, los autores subrayan que aún quedan muchas preguntas.Las alteraciones en la flora intestinal son también motivo de preocupación fundamental para los mil millones de personas en el mundo que sufren de desnutrición. Enfermedades causadas por la desnutrición contribuye a más de la mitad de las muertes globales en los niños menores de 5 años. Aquellos que sobreviven a la desnutrición a menudo experimentan una serie de graves, a largo plazo efectos físicos y mentales.
El papel de la diversidad microbiana intestinal entre la desnutrición aún no ha recibido el tipo de esfuerzo de investigación concentrada aplicada a la obesidad – una enfermedad que ha alcanzado proporciones epidémicas en el mundo desarrollado.La explotación de los microbios que afectan a la extracción de energía puede resultar una herramienta útil para abordar de forma no quirúrgica la obesidad, así como el tratamiento de la desnutrición, aunque se necesita más investigación para un completo entendimiento de los mecanismos de regulación que rigen la delicada interacción entre los microbios intestinales y sus huéspedes humanos.
Krajmalnik-Brown y sus colegas del Instituto de Biodiseño y Mayo Clinic están actualmente en el segundo año de un estudio financiado por los NIH para comprender mejor el papel del microbioma intestinal en el éxito o el fracaso de los procedimientos quirúrgicos realizados para tratar la obesidad como el bypass gástrico, banda gástrica ajustable y la gastrectomía vertical en manga.
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