Identificación de componentes de la microbiota intestinal potencialmente beneficiosos frente a la obesidad

Resumen

La obesidad es un problema de salud a nivel mundial que incrementa el riesgo de sufrir un amplio rango de comorbilidades, incluyendo la diabetes tipo II y las enfermedades cardiovasculares. Debido a estos motivos, es necesario encontrar estrategias para reducir la obesidad y sus co-morbilidades y que puedan ser implementadas en los sistemas de salud públicos. El objetivo general de la tesis ha sido avanzar en el conocimiento de la influencia de la composición y funciones de la microbiota intestinal y su genoma (microbioma) en la obesidad y alteraciones metabólicas asociadas e identificar bacterias intestinales que, junto a cambios en la dieta, puedan contribuir a establecer estrategias de intervención más eficaces para controlar estos desórdenes. El capítulo primero de la tesis se centra en el estudio de la seguridad y habilidad para metabolizar distintas fuentes de fibra de Bacteroides uniformis CECT 7771. Para ello, hemos llevado a cabo la secuenciación del genoma y el análisis del transcriptoma de la bacteria en respuesta a diferentes fuentes de carbono. Se ha observado que B. uniformis CECT7771 es capaz de fermentar todos los sustratos evaluados y crecer más rápido en presencia de aquellas fuentes de carbono de estructura más sencilla (salvado de trigo rico en arabinoxilanos (AXOS) y glucosa). Además, B.uniformis CECT 7771 posee la capacidad de degradar los O-glicanos de la mucina y producir butirato y disminuir la producción de ácidos grasos de cadena larga y proteínas transportadoras de acilo (ACPs), implicados en la síntesis de lipopolisacárido (LPS) bacteriano causante de endotoxemia. Cuando crece en presencia de pectina, B. uniformis CECT 7771 incrementa la producción y secreción de GABA, lo cual podría tener un impacto en el eje intestino-cerebro. B. uniformis CECT 7771 no ha mostrado signos de toxicidad o patogenicidad tras el análisis exhaustivo de los genes codificados en su genoma, ni tras su administración por vía oral en un modelo de toxicidad sub-crónica en ratas. En este modelo, la bacteria produce un perfil de citocinas anti-inflamatorio comparado con el grupo placebo y muestra un efecto dosis-dependiente en la disminución de los valores de la alanina aminotransferasa (ALT), sugiriendo un efecto hepato-protector. En el segundo capítulo de la tesis se ha llevado a cabo un estudio de intervención en humanos con sobrepeso y síndrome metabólico en el que se evaluó, en un primer lugar, los efectos de la suplementación dietética con fibras enriquecidas en AXOS y ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) durante 4 semanas en la composición de la microbiota intestinal y en los parámetros bioquímicos. Los resultados demuestran que la ingesta de AXOS modifica la microbiota, ejerciendo un efecto bifidogénico y un aumento de especies bacterianas productoras de butirato, aunque no hemos visto una mejora en los parámetros bioquímicos analizados. En el caso de la intervención con PUFAs, no hemos detectado cambios en la composición de la microbiota ni en los parámetros bioquímicos evaluados. En segundo lugar, hemos llevado a cabo un estudio multi-ómico en un subgrupo de sujetos de la intervención con AXOS a fin de profundizar en los efectos de este tipo de fibra. El análisis metagenómico nos ha permitido identificar cambios en la configuración de la microbiota intestinal, incluyendo un aumento de Ruminococcus gnavus y Prevotella spp. así como una disminución de Parabacteroides, Paraprevotella y Rikenella. También hemos detectado un incremento de metagenes implicados en la producción de tetrahidrofolato y derivados del ácido fólico, los cuales llevan a cabo una función protectora frente a la hiperhomocisteinemia; la vitamina K2, implicada en la correcta absorción del calcio; y el GABA, cuya baja concentración en el organismo se asocia a estados de ansiedad y desbalance energético y que favorece la secreción de insulina y regula los niveles de ceramidas en plasma. El análisis conjunto del metagenoma y el metaboloma nos ha p