Obesidad, Bariátrica y el Microbioma
El microbioma humano comprende todos los microorganismos que viven en el cuerpo humano. Aunque la importancia de los microbios como mediadores de la salud y la enfermedad ha sido establecida desde hace mucho tiempo, los recientes avances en la secuenciación genética están proporcionando nuevas perspectivas sobre la función y composición de lo que ahora se reconoce como un órgano humano adicional.
El Microbioma
Estudio del microbioma para la obesidad
El muestreo de la microbiota intestinal humana presenta un desafío significativo para los investigadores microbianos. Las heces tienen un alto contenido microbiano (estimado en un 60% de su peso), y son relativamente fáciles de muestrear, pero no son necesariamente representativas del ambiente intestinal. Las biopsias ofrecen mayor precisión pero son costosas e invasivas. Mientras que el intestino distal tiene una mayor concentración de microbios, la absorción de nutrientes ocurre predominantemente en el intestino delgado, del cual es difícil extraer una muestra no contaminada, excepto en los casos en que el sujeto tiene una ileostomía existente. Por lo tanto, la investigación microbiana utiliza con frecuencia animales libres de gérmenes o gnotobióticos. Es decir, que los animales criados en un ambiente estéril estén completamente libres de microbios. Los roedores en particular se eligen a menudo debido a las similitudes entre la microbiota murina y la humana.
Los primeros estudios que sugieren una relación entre la obesidad y el microbioma involucraron ratones libres de gérmenes. Se observó que estos animales tenían significativamente menos grasa corporal que los ratones criados convencionalmente alimentados con la misma dieta, y también se descubrió que eran menos susceptibles a la obesidad inducida por la dieta y a la resistencia a la insulina, permaneciendo más magros que sus contrapartes convencionales incluso cuando se alimentaron con dietas que contenían más calorías, más grasa o más azúcar. En animales sin microbioma, gran parte de la energía que consumen se excreta como desecho, mientras que los que tienen un microbioma excretan menos energía en sus heces y exhiben niveles séricos más altos de glucosa y ácidos grasos de cadena corta (SCFAs - metabolitos microbianos producidos por fermentación de fibra dietética; asociados con la salud intestinal).
En experimentos subsecuentes, ratones libres de gérmenes fueron trasplantados con microbiota intestinal de ratones magros y obesos. Después de dos semanas, los animales que recibieron la microbiota de ratón obesa mostraron un aumento de la grasa corporal y se descubrió que extraían más energía de los alimentos que los que recibieron la microbiota de ratón magra, a pesar de dietas equivalentes.
Los investigadores también reclutaron varios pares de gemelos humanos, cada uno de ellos con un gemelo obeso y de peso saludable, y transplantaron su microbiota a ratones libres de gérmenes. Los ratones a los que se les administró la microbiota del gemelo obeso ganaron más peso que los inoculados con la microbiota del gemelo magro, con la misma dieta. Los ratones son coprófagos: se comen los excrementos de los demás, por lo que ingieren una proporción de los microbios intestinales de los demás. Cuando los dos grupos de ratones fueron alojados conjuntamente, las bacterias del gemelo magro se volvieron dominantes en ambos grupos, revirtiendo los aparentes efectos obesigénicos de la inoculación con la microbiota del gemelo obeso.
Los resultados de estos y otros estudios en animales tienden a ser estables, mientras que los estudios en humanos muestran una variación mucho mayor en los resultados. Esto puede deberse a que es más difícil controlar factores como la composición de las comidas, el momento y la frecuencia en los seres humanos. Sin embargo, el hecho de que el microbioma humano juegue un papel en la patogénesis de la obesidad es ampliamente aceptado en la actualidad, con posibles mecanismos que incluyen el aumento de la recolección de energía alimentaria, la inflamación crónica inducida por lipopolisacáridos bacterianos y la resistencia a la insulina, y la modulación de péptidos derivados del intestino para influir en el apetito y la homeostasis energética.
Composición de la Microbiota intestinal
La idea de tomar un suplemento probiótico para revertir la obesidad puede ser atractiva, pero nuestra comprensión actual de las especies microbianas relacionadas con la obesidad aún no es suficiente para permitir la manipulación terapéutica a gran escala de la microbiota intestinal.
No se ha definido una microbiota intestinal humana sana arquetípica y, aunque la microbiota intestinal sigue siendo en gran medida equivalente en términos de función, se ha observado una variación significativa en la composición entre individuos sanos. Sin embargo, la mayoría de los estudios han encontrado que la microbiota intestinal está compuesta principalmente por bacterias de Bacteroidetes de phylum (principalmente especies de Bacteroides o Prevotella) o Firmicutes de phylum (principalmente especies de Clostridium y Lactobacillus).
Se ha observado una elevada proporción de Firmicutes a Bacteroidetes en sujetos obesos tanto animales como humanos, que disminuye con la pérdida de peso independientemente de los cambios en la composición de la dieta. Además, los ratones libres de gérmenes inoculados con una microbiota humana se pueblan con un elevado número de Firmicutes a las pocas horas de cambiar a una dieta alta en azúcar y grasa, lo que resulta en una mayor capacidad para extraer energía de los alimentos. Significativamente, estos cambios en la composición y función microbiana se invierten con la restauración de la dieta anterior.
La arqueología (una clasificación de microbios unicelulares similares a las bacterias) Methanobrevibacter smithii también se considera significativa. Los estudios de ratones colonizados con M. smithii encontraron que eran más capaces de convertir los fructanos (una forma de azúcar de las plantas) en ácidos grasos de cadena corta, aumentando así la ingesta de energía y el aumento de peso. Estudios realizados en ratas han reportado que el nivel y la extensión de la colonización de M. smithii dentro del intestino son predictivos del aumento de peso, con una dieta alta en grasa relacionada con un mayor número de M. smithii pero no de bacterias intestinales en su totalidad.
El sobrecrecimiento bacteriano dentro del intestino delgado es más prevalente en los individuos con obesidad mórbida que en aquellos con un peso saludable, y la obesidad puede alterar el microbioma en todo el cuerpo. Por ejemplo, en un estudio de bacterias orales se encontró que el grupo de prevotellas de Bacteroidetes era más abundante en individuos con sobrepeso, y el Firmicute Selenomonas se encontró sólo en individuos obesos.
El Microbioma Post-Bariátrico
El microbioma posbariátrico está expuesto simultáneamente a cambios en la dieta, los niveles de nutrientes, el peso corporal, las hormonas, la producción de bilis y otras alteraciones, lo que dificulta el establecimiento de una vía causal precisa para los cambios iniciados quirúrgicamente en la composición de la microbiota intestinal. La mayor parte de la investigación en esta área se ha centrado en el procedimiento de bypass gástrico (RYGB por sus siglas en inglés) en Y de Roux: El RYGB se asocia con una reducción de la diabetes que ocurre demasiado rápido para ser totalmente atribuible a la pérdida de peso. La microbiota intestinal es uno de los posibles mediadores bioquímicos de este efecto.
El microbioma posbariátrico muestra una marcada disminución de Firmicutes en línea con la pérdida de peso, como podría esperarse basándose en hallazgos similares en sujetos durante la pérdida de peso inducida por la dieta. Varios estudios en animales y humanos también han reportado un gran aumento de Proteobacterias de phylum en el intestino distal. La importancia de este hallazgo aún no se ha establecido, pero existen algunas pruebas de una asociación con la sensibilidad a la insulina: Los ratones con obesidad inducida por la dieta y resistencia a la insulina que fueron administrados por vía oral con los antibióticos ampicilina, neomicina y metronidazol posteriormente mostraron un sobrecrecimiento significativo de Proteobacterias concomitantemente con una mejor sensibilidad a la insulina.
Una serie de experimentos con ratones produjeron varios otros resultados dignos de mención: En primer lugar, la cirugía de la RYGB indujo cambios marcados, rápidos y progresivos en la composición de la microbiota intestinal, que ocurrieron tan pronto como una semana después de la operación y continuaron hasta cinco semanas antes de lograr la estabilidad. En segundo lugar, la microbiota intestinal de los ratones post-RYGB permaneció similar independientemente de si recibieron una dieta normal o alta en grasa, lo que sugiere que la cirugía tiene un mayor impacto que la dieta en la composición microbiana intestinal. En tercer lugar, cuando los ratones libres de gérmenes fueron trasplantados con la microbiota intestinal de ratones post-RYGB, perdieron peso y grasa corporal, mientras que los ratones libres de gérmenes inoculados con microbiota de ratones que se habían sometido a cirugía simulada ganaron grasa corporal con la misma dieta.
Probióticos
Normalmente, la acidez del estómago mata una gran proporción de microbios ingeridos. Después de procedimientos bariátricos como el RYGB en el que todo o parte del estómago está excluido del tracto digestivo, un mayor número de microbios pueden sobrevivir para llegar a los intestinos. Por lo tanto, se puede esperar que la ingestión deliberada de especies probióticas tenga un mayor impacto en los sujetos posbariátricos, una teoría apoyada por la evidencia de estudios en humanos en los cuales los sujetos post-RYGB que recibieron suplementos que contenían probióticos lactobacillus (phylum Firmicutes) perdieron más peso y experimentaron menos sobrecrecimiento bacteriano que los individuos que recibieron un suplemento de placebo.
Aunque estos hallazgos sugieren que una intervención basada en microbios para la obesidad podría ser posible algún día, es poco probable que los trasplantes bacterianos o los suplementos probióticos por sí solos sean suficientes para mejorar la obesidad debido a los complejos factores genéticos, psicosociales y ambientales involucrados en su patogénesis. La importancia de una dieta apropiada para promover y mantener colonias bacterianas beneficiosas en el intestino es clara; si se logra la modulación terapéutica de la microbiota intestinal, es muy probable que se requiera la adherencia a largo plazo a una dieta saludable para mantener tales cambios. Basándose en los conocimientos actuales, una dieta rica en frutas y verduras puede ayudar a cambiar la composición de la microbiota intestinal hacia la de un individuo de peso saludable, al proporcionar alimento a las especies probióticas en forma de carbohidratos complejos.
