La relación entre los taxones comunes bacterianos encontrados en el microbioma humano y la salud humana se está investigando, y enfermedades crónicas como la obesidad, diabetes mellitus, enfermedad inflamatoria intestinal, aterosclerosis, síndrome metabólico, aterosclerosis, cirrosis, enfermedad hepática alcohólica y el carcinoma hepatocelular se han asociado con la microbiota intestinal humana.
En humanos con sobrepeso/obesos, un estado metabólico más saludable se asocia con mayor abundancia de la especie Akkermansia muciniphila. Algunos hallazgos apuntan hacia la posibilidad de modular terapéuticamente el microbioma intestinal en pacientes con cáncer con miras a mejorar la tasa de aciertos de inhibidores de control inmunológico. La microbiota intestinal abundante regula la carcinogénesis y la respuesta a la terapia antitumoral tanto en el tracto intestinal como en los tejidos extraintestinales, sin embargo, sigue siendo poco comprendido el papel de la microbiota en otras barreras epiteliales.
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Muchos de los mecanismos por los cuales la microbiota intestinal afecta la inflamación, la carcinogénesis, la inmunidad y la respuesta a la terapia a nivel local se han caracterizado. No obstante, mucho menos se conoce sobre los efectos distantes por los cuales la microbiota intestinal en las barreras epiteliales regula no solo la inmunidad y la carcinogénesis, sino además, muchas de las funciones fisiológicas del organismo humano. El objetivo final de las investigaciones es descubrir una especie bacteriana o una combinación de especies que reduzca la toxicidad sistémica y promueva la terapia anticancerígena. En consecuencia, el enfoque en la microbiota del cáncer y de otras enfermedades, probablemente se convierta en una de las próximas fronteras para la precisión y la medicina personalizada.
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Los principales componentes en las dietas de humanos son las proteínas, grasas y carbohidratos, y el tipo y cantidad de estas, presentes en la dieta, ejercen un efecto en la composición de la microbiota intestinal en el huésped. Este efecto se encuentra relacionado con los metabolitos de los componentes presentes en las dietas. Los ácidos grasos de cadena corta, predominantemente acetato, propionato y butirato, son productos finales de la degradación de proteínas y carbohidratos en el tracto gastrointestinal, que es mediada por microorganismos. Los ácidos grasos de cadena corta producidos por la microbiota intestinal son los metabolitos más extensamente estudiados de las dietas y ha sido encontrado que tienen un efecto fisiológico en la salud del huésped.
Consumir extracto proteínico de guisantes verdes (Pisum sativum) y suero lácteo incrementa a las bacterias Bifidobacterium y Lactobacillus, y adicionalmente, el suero lácteo disminuye a las bacterias patógenas Clostridium perfringens y Bacteroides fragilis. Por el contrario, microorganismos anaerobios como Alistipes, Bacteroides y Bilophila wadsworthia se incrementan con el consumo de dietas basadas en animales. La siguiente figura ilustra lo expuesto y destaco que Bacteroides spp. y Alistipes putredinis son microorganismos putrefactivos.
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Varios géneros microbianos que son promovidos por la ingesta de una dieta omnívora han sido asociados con un incremento en los niveles del N-óxido de trimetilamina; que es un compuesto proaterogénico que aumenta el riesgo de enfermedad cardiovascular. Es de realzar que las proteínas derivadas de plantas se asocian con una menor mortalidad que las proteínas derivadas de animales.
Algunos metabolitos identificados producidos por la microbiota intestinal a partir de aminoácidos, pueden ejercer efectos genotóxicos y ser metabólicamente nocivos. No obstante, los procesos de destoxificación en colonocitos, aparentemente hasta cierto nivel, son capaces de controlar las concentraciones intracelulares de metabolitos bacterianos, y esto limita sus efectos nocivos.
El consumo de una dieta baja en grasas puede conducir a una mayor abundancia de Bifidobacterium con reducciones en colesterol total y glucosa. Por otro lado, una dieta alta en grasas saturadas puede aumentar la proporción relativa de Faecalibacterium prausnitzii, y con ingesta alta de grasas monoinsaturadas no experimentarse cambios en la abundancia relativa de cualquier género bacteriano.
Existe un creciente interés en Faecalibacterium prausnitzii, una de las especies bacterianas más abundantes que se encuentra en el intestino, dado su papel potencialmente importante en la promoción de la salud intestinal.
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El consumo de dietas altas en grasas saturadas y trans incrementa el riesgo de enfermedades cardiovasculares a través de la regulación al alza de las lipoproteínas de baja densidad y del colesterol total en la sangre. Por otro lado, las grasas monoinsaturadas y poliinsaturadas, que promueven la salud, son cruciales para aliviar el riesgo de enfermedades crónicas. La típica dieta occidental es alta en grasas saturadas, trans y baja en grasas monoinsaturadas y poliinsaturadas, por lo que predispone a quienes las consumen habitualmente a muchos problemas de salud.
Los carbohidratos digeribles que incluyen almidones y azúcares como la glucosa, fructosa, sacarosa y lactosa son degradados enzimáticamente en el intestino delgado, y tras la degradación estos compuestos en el torrente sanguíneo liberan glucosa y estimulan una respuesta a la insulina. Los humanos que se alimentan con altos niveles de glucosa, fructosa y sacarosa, como por ejemplo, en forma de frutas de temporada o estación, incrementan la abundancia relativa de Bifidobacterium y reducen la de Bacteroides.
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A diferencia de los carbohidratos digeribles, los que no son digeribles, como la fibra y el almidón resistente, no son degradados enzimáticamente en el intestino delgado sino que llegan al intestino grueso donde son sometidos a la fermentación por parte de los microorganismos que allí residen. En consecuencia, la fibra dietética es una buena fuente de carbohidratos accesibles a la microbiota intestinal, los cuales pueden ser usados por los microorganismos para proporcionar energía y fuente de carbono al huésped; y en ese proceso modifican el entorno intestinal. Esta propiedad de las fibras es lo que garantiza su designación como prebióticos, que por definición, son componentes dietéticos no digeribles que benefician la salud del huésped por medio de la estimulación selectiva del crecimiento y/o la actividad de algunos microorganismos.
Las fuentes de prebióticos incluyen la soya, inulinas, trigo y cebada sin refinar, avena cruda y oligosacáridos no digeribles como los fructanos, polidextrosa, fructooligosacáridos, galactooligosacáridos, xilooligosacáridos y arabinooligosacáridos.
Las dietas de carbohidratos no digeribles que son ricas en granos integrales y afrecho de trigo se encuentran relacionadas con un incremento en el intestino de las bifidobacterias y los lactobacilos; este efecto prebiótico sobre las bifidobacterias también se ha observado con el grano integral de maíz, y esto resulta en un cambio beneficioso en la microbiota. El consumo de otros carbohidratos no digeribles, como la cebada de grano entero, resulta en enriquecimiento de los géneros Bifidobacterium, Roseburia, Dialister y las especies Roseburia faecis, Roseburia intestinalis y Eubacterium rectale. El almidón resistente también incrementa a la especie Eubacterium rectale y a Ruminococcus bromii.
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Los carbohidratos no digeribles producen marcados cambios en la microbiota intestinal, pero son dependientes de la composición inicial de la microbiota intestinal de cada individuo. El consumo de granos enteros y de carbohidratos complejos no digeribles que se encuentran en granos integrales, puede significativamente cambiar la ecología microbiana del intestino grueso.
Existe evidencia de que los efectos perjudiciales de la alta ingesta de carne roja en el riesgo de cáncer colorrectal, se pueden contrarrestar con el almidón resistente. Luego de un alto consumo de carne, y en ausencia de carbohidratos fermentables, la carne roja produce aductos de ADN promutagénicos y altera la composición de la microbiota intestinal. Por lo que una dieta alta en proteínas y baja en carbohidratos altera la microbiota y favorece un perfil de microbiota intestinal más proinflamatoria y una menor producción de ácidos grasos de cadena corta. Este efecto se puede reducir consumiendo en conjunto con carbohidratos fermentables, porque el almidón resistente previene la formación de aductos inducidos por la carne roja; esto asociado con el aumento de los niveles de ácidos grasos de cadena corta y cambios en la composición de la microbiota intestinal.
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