El papel de la microbiota intestinal en la salud

La Microbiota intestinal, que está compuesta por muchos microorganismos diferentes que viven en nuestros intestinos, juega un papel importante en nuestra salud. Una de las formas clave en que estos microbios nos afectan es a través de la producción de Productos de fermentación, principalmente tipos de ácidos conocidos como acetato, propionato y butirato. Estas sustancias se crean cuando los microbios descomponen Carbohidratos complejos que se encuentran en alimentos vegetales como fibra y almidones. Una vez producidos, estos productos de fermentación pueden ser absorbidos por las células que recubren los intestinos y cumplir diversas funciones importantes para nuestros cuerpos.

Por ejemplo, los productos de fermentación pueden servir como fuente de Energía, influir en cómo funciona nuestro sistema inmune, ayudar a señalar la saciedad después de comer e incluso afectar la comunicación entre nuestro intestino y el cerebro. Además, estos productos pueden cambiar el nivel de acidez en el intestino, lo que puede influir en qué tipos de microbios pueden prosperar allí.

#Medición de Productos de Fermentación en el Intestino

Investigaciones han medido los niveles de estos productos de fermentación en heces y en el tracto digestivo. Sin embargo, estos números pueden fluctuar mucho dependiendo de lo que come el anfitrión y cómo cambia su digestión a lo largo del día. Esto significa que las mediciones de concentración tradicionales solo pueden proporcionar una visión momentánea de la producción y absorción total de estas sustancias.

Para entender mejor esto, los investigadores integraron sus datos experimentales sobre fermentación bacteriana con un análisis detallado de la digestión humana. Esto permite estimar la cantidad total de productos de fermentación producidos por las bacterias intestinales cada día. Además, este marco ayuda a identificar cómo la ingesta diaria de estos productos cambia según la dieta y la composición de las bacterias intestinales.

#Crecimiento Bacteriano y Fermentación

Las bacterias del intestino necesitan mantener un equilibrio en sus procesos para crecer y producir energía, especialmente porque viven en un ambiente sin oxígeno. Para hacer esto, utilizan varias rutas de fermentación para generar productos como acetato, propionato, butirato y otros. Los investigadores estudiaron especies de bacterias intestinales seleccionadas para seguir cómo crecen estos microbios con el tiempo y su producción de productos de fermentación.

Durante su crecimiento, la concentración de sustancias producidas por estas bacterias cambia de manera predecible con su biomasa. Al monitorear cuidadosamente estos cambios, los investigadores pueden calcular con precisión las tasas a las que las bacterias absorben nutrientes y liberan productos de fermentación.

#Tipos de Bacterias y Sus Funciones

Los investigadores se centraron en 16 tipos específicos de bacterias comúnmente encontradas en intestinos humanos saludables. Estas especies representan casi el 60% de la biomasa bacteriana total en nuestros intestinos. Aunque hay muchos tipos de bacterias presentes, las cepas seleccionadas dan una buena representación de la microbiota intestinal en general.

Cuando se cultivaron en un ambiente rico en nutrientes pero limitado en carbono, la absorción de carbohidratos como la glucosa y la maltosa se mantuvo bastante consistente entre diferentes especies. Sin embargo, los tipos de productos de fermentación que liberaron fueron muy diferentes, reflejando las rutas únicas que cada bacteria toma al metabolizar estos carbohidratos.

En general, una cantidad significativa de carbono de los carbohidratos se transforma en productos de fermentación, lo que demuestra que las bacterias intestinales tienen una alta demanda de estos nutrientes para crecer de manera efectiva.

#Estimaciones de Producción Diaria

Los investigadores estimaron la producción diaria de productos de fermentación al observar dos enfoques diferentes. El primer enfoque se centró en el peso de las heces producidas diariamente, estimando que las personas excretan alrededor de 30 gramos de materia fecal seca cada día. Una parte importante de esto está compuesta por biomasa bacteriana, que debe ser reabastecida a través del crecimiento bacteriano. Al aplicar promedios conocidos de liberación de productos de fermentación a la cantidad de biomasa bacteriana, calcularon una producción diaria de alrededor de 464 mmol.

El segundo enfoque utilizó datos de ingesta dietética para estimar cuántos carbohidratos llegan a los intestinos para la fermentación. Al calcular los carbohidratos disponibles en función del contenido conocido de fibra y azúcar en una dieta típica, determinaron que aproximadamente 198 mmol equivalentes de estos carbohidratos llegan al intestino. Esto les permitió estimar la producción diaria de productos de fermentación a partir de los carbohidratos consumidos, resultando en un número cercano a 493 mmol. Ambos métodos arrojaron resultados comparables, reafirmando la fiabilidad de las estimaciones.

#Variación en la Producción Según la Composición de la Microbiota

Las estimaciones de la producción diaria de productos de fermentación se basan en el consumo promedio y las tasas de producción de las bacterias intestinales elegidas. Sin embargo, la composición de la microbiota intestinal puede variar considerablemente entre individuos. Por ejemplo, la abundancia relativa de ciertas bacterias capaces de fermentar puede cambiar entre personas saludables. Los investigadores analizaron cómo estas variaciones en las bacterias afectan la producción total de productos de fermentación ponderando las tasas de diferentes especies según su abundancia.

A pesar de las diferencias individuales, la producción total diaria de productos de fermentación se mantuvo dentro de un rango similar. Esto muestra que, aunque tipos específicos de bacterias pueden cambiar los tipos de productos liberados, la cantidad total de producción diaria es relativamente estable.

#Variación en la Producción con la Dieta

Los investigadores examinaron el impacto de diferentes dietas en la producción diaria de productos de fermentación. Se centraron en datos de la población de EE. UU. para evaluar la ingesta de carbohidratos según encuestas nutricionales. Los resultados mostraron una amplia distribución de producción diaria de fermentación, con una estimación promedio de alrededor de 340 mmol. La mayoría de las personas en EE. UU. produjeron cantidades más bajas en comparación con aquellas que siguen una dieta más tradicional en Gran Bretaña, destacando las consecuencias de las dietas modernas en la producción de productos de fermentación.

Otro grupo estudiado fue el Hadza, una población en Tanzania que tiende a consumir una dieta más rica en fibra. Este grupo demostró una alta variabilidad en la producción diaria de fermentación, con estimaciones que alcanzan hasta 1300 mmol, significativamente más alta que las dietas occidentales. Por último, se utilizaron datos globales sobre el peso fecal para estimar la producción de fermentación en diferentes regiones geográficas. Este análisis reveló que la cantidad fermentada podría variar cinco veces dependiendo de la dieta.

#Contribución Energética de los Productos de Fermentación

También se examinó el impacto de los productos de fermentación en el suministro de energía para el anfitrión. El análisis mostró que los humanos extraen menos energía de estos productos en comparación con los ratones, que son típicamente utilizados en la investigación de microbiota intestinal. La extracción de energía de los alimentos fue notablemente menor en ratones libre de gérmenes, probablemente debido a la ausencia de productos de fermentación. La contribución diaria de energía de los productos de fermentación para los humanos varía ampliamente, con valores entre 0.1 MJ y 1.2 MJ dependiendo de la dieta.

En comparación, el número representa solo entre el 1.8% y el 12.1% de las necesidades energéticas diarias de los humanos, mientras que los ratones obtienen una porción más significativa de su energía de los productos de fermentación-hasta el 21.4%. Esto demuestra que los ratones dependen más de los productos de fermentación para sus necesidades energéticas que los humanos.

#Conclusiones

Este estudio resalta la necesidad de cuantificar las interacciones metabólicas entre la microbiota intestinal y el anfitrión. Al examinar la dinámica de la dieta y la producción de productos de fermentación, los investigadores presentan una imagen más clara de cómo nuestras bacterias intestinales afectan nuestra salud a través de los nutrientes que proporcionan. La clave es que la dieta influye en la cantidad de productos de fermentación generados, mientras que la composición específica de las bacterias intestinales afecta principalmente los tipos de productos producidos.

Las variaciones en la ingesta dietética, en lugar de las diferencias en la microbiota, juegan un papel mucho más destacado en determinar la cantidad de fermentación producida. La investigación sugiere que futuros estudios deberían centrarse en estos aspectos para comprender mejor las relaciones entre la dieta, las bacterias intestinales y la salud en general. Además, las diferencias entre humanos y ratones respecto a la energía derivada de los productos de fermentación deberían considerarse al trasladar los hallazgos de estudios en ratones a las implicaciones para la salud humana.