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21 Marzo 2016

El legado microbiano del consumo de fibras

Los hidratos de carbono complejos, se obtienen de la fibra dietaria, la que es digerida por la microbiota intestinal, asegurando su diversidad. La variedad de especies es afectada por regímenes de alto contenido graso, carbohidratos simples y bajos niveles de fibra. Recientes estudios muestran que ratones que contienen una microbiota humana introducida experimentalmente, al ser sometidos a bajas cantidades de fibra, evidencian una diversidad microbiana intestinal reducida, pero en gran parte reversible dentro de la misma generación. Sin embargo, en la descendencia, este patrón alimentario resulta en la pérdida progresiva de la diversidad, incluso al volver a dietas de alto contenido. Esto demuestra la ineficiente transferencia de microorganismos a futuras generaciones y la dificultad de recuperar su versatilidad al ingerir menos fibra. De esta forma, las investigaciones ratifican la importancia de su consumo, por lo que la administración de probióticos ricos en ese contenido, pueden ser una buena alternativa para restaurar la microbiota con especies bacterianas que se han perdido. 


Diversidad microbiana

Las personas que viven en países industrializados, rutinariamente consumen mucho menos fibra que la cantidad diaria recomendada (25 - 38 gramos). Médicos y nutricionistas han solicitado durante décadas reforzar su ingesta para evitar patologías, que van desde enfermedades del corazón a trastornos intestinales. Los mecanismos mediante los que el consumo de fibra modula la salud son múltiples, incluyendo un rol en el mantenimiento de microorganismos residentes del intestino. En una reciente publicación, Erica D. Sonnenburg y colegas (Nature. 2016 Jan 14;529 (7585):212-5), revelaron que una falta de fibra dietética conduce a una pérdida sustancial de la diversidad microbiana, e influye en la capacidad de transferir las bacterias intestinales de padres a hijos. Además, parece que simplemente restaurar el consumo de fibra no es suficiente para revertir ese efecto una vez que se ha pasado a las siguientes generaciones.

La "fibra" que vemos cuantificada en etiquetas de alimentos, abarca una categoría general de docenas de diferentes moléculas, la mayoría complejos hidratos de carbono (cadenas lineales y ramificadas de azúcares simples como la glucosa). Pero el genoma humano codifica solamente alrededor de una docena de enzimas digestivas dirigidas a hidratos de carbono complejos. Técnicamente hablando, la fibra dietética se compone de moléculas poliméricas que no pueden ser degradadas por estas enzimas. Sin embargo, estos nutrientes no se pierden. De hecho, los diversos microorganismos, que han evolucionado para habitar el intestino humano - llamados en conjunto microbiota intestinal - producen miles de enzimas que se dirigen específicamente a la fibra dietética. Algunas bacterias individuales producen más de 300 de estas enzimas. Estos microorganismos fermentan los azúcares liberados, en ácidos grasos de cadena corta, los que se utilizan como combustible para células intestinales, influyendo en la fisiología sistémica y en el desarrollo de respuestas inmunológicas. 

Normalmente, la microbiota intestinal de cada persona contiene cientos de especies diferentes de bacterias. No se albergan exactamente los mismos miembros de la comunidad microbiana, sino que la composición de nuestra microbiota se obtiene de un gran conjunto de colonizadores potenciales, sobre la base de la exposición de los padres y del medio ambiente, que comienza con el nacimiento. Muchos microorganismos que viven en el intestino humano existen sólo en este nicho, y por lo tanto se basan en la transferencia exitosa entre generaciones para evitar su extinción.

Por ende, los investigadores plantearon la siguiente pregunta: ¿qué le ocurre a la microbiota cuando la fibra dietética es retenida por períodos prolongados? Los autores, colonizaron intestinos de ratones libres de gérmenes (carecen de cualquier microorganismo residente) con una muestra fecal humana, que contiene un complemento representativo de la microbiota intestinal. Luego, alimentaron a un grupo de ratones con una dieta rica en fibra y a otro grupo con bajas cantidades, en una forma poco accesible para la microbiota. Después de varias semanas de privación de fibra, la microbiota mostró una reducción en la abundancia de muchos grupos de bacterias que se encontraban previamente (fig. 1). Estas bacterias continuaron creciendo en los ratones que fueron alimentados con una dieta alta en fibra. Cuando los animales fueron reintegrados a una dieta normal y se dejaron recuperar durante varias semanas, muchos de estos grupos microbianos reaparicieron, pero algunos no pudieron regresar a sus niveles anteriores, revelando que los cambios prolongados en la ingesta pueden provocar modificaciones que persisten después de la restitución dietética.

Posteriormente, investigaron cómo el consumo afecta a la microbiota sobre múltiples generaciones. En una primera instancia permitieron que los ratones colonizados con bacterias humanas (tanto de la cohorte de alta como de baja ingesta de fibra) pudieran reproducirse dentro de sus grupos y esperaron que se diera la colonización microbiana natural de la descendencia a través del contacto materno. La descendencia de padres alimentados con bajas cantidades de fibra, vieron reducida su diversidad microbiana independientemente de si eran alimentados con la misma dieta que sus padres o con un régimen alto en fibra. Sorprendentemente, la reducción de la diversidad que se observó en el primera generación se agravó en cada una de las cuatro generaciones posteriores. Además, el contenido genómico de las bacterias que permanecieron después de estas generaciones, sugirió que la abundancia de varias familias enzimáticas degradadoras de fibra se habían reducido. Sin embargo, se requiere de más estudios para averiguar si en estos casos ocurre una pérdida de la capacidad de metabolizar la fibra.

Para evaluar si el cambio del régimen alimentario podía mejorar estas deficiencias, los investigadores, trasladaron a algunos de los ratones de cada generación (baja fibra) hacia una alimentación elevada en fibras. La incapacidad de recuperar la diversidad perdida, fue una característica consistente en cada generación (figura 1). Sin embargo, el transplante de muestras fecales de ratones alimentados con alto contenido de fibra, hacia ratones privados de ésta, restauró con éxito la mayoría de las bacterias que se habían perdido.

Figura 1. Pérdida de la diversidad. 

Sonnenberg y colegas encontraron que ratones alimentados con una dieta baja en fibra tenían una menor diversidad de especies en su microbiota intestinal respecto a los alimentados con alta cantidades de fibra. En los animales de la primera generación, la mayoría (pero no todos) de esta diversidad fue recuperable cuando se cambió un régimen bajo por uno alto del carbohidrato. Sin embargo, los autores encontraron que la pérdida de diversidad fue mayor en cada generación subsiguiente, mantenida con una dieta baja en fibra, y que el grado de recuperación también decrece, implicando la extinción de algunas especies microbianas.

Cada vez es más evidente que la microbiota de personas en culturas que consumen alimentos menos procesados y con un mayor contenido de fibra, difieren de los microorganismos intestinales encontrados en países industrializados, y a menudo contienen una mayor diversidad. Los seres humanos han evolucionado con bacterias simbióticas, las que soportan la mayor parte de la carga digestiva de hidratos de carbono complejos. Queda por ser determinar si algunas de estas funciones ya se han perdido en algunas personas y de ser así, en qué medida ha ocurrido. Sin embargo, en el futuro, se podrá recurrir a formulaciones probióticas, posiblemente derivados de seres humanos o animales que no hayan sufrido una restricción de su microbioma, debido a dietas bajas en fibra, de forma de poder restaurar las funciones esenciales que se han perdido.

Los hidratos de carbono a menudo tienen una mala reputación en las dietas más actuales, en gran parte debido a que moléculas simples como la glucosa y la fructosa, que prevalecen en los régimenes occidentales, proporcionan un exceso de calorías fáciles. Sin embargo, sus contrapartes más complejas, presentes naturalmente en plantas, granos completos y en una variedad de otras fuentes, son valiosas para consumirlas en mayor cantidad. Por este motivo se debería considerar el incrementar la alimentacion en base a verduras en el almuerzo o una porción extra de legumbres en la cena. Las futuras generaciones lo agradecerán.

Fuente bibliográfica

Microbiome: Fibre for the future

Eric C. Martens

Department of Microbiology and Immunology, University of Michigan Medical School, Ann Arbor, Michigan 48109, USA.

Nature. 2016 Jan 14;529(7585):158-9

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