La fibra podría ser clave para los bocadillos que son buenos para las bacterias intestinales

Guisantes en una vaina verde sobre un fondo azul.

Los investigadores han identificado ingredientes para prototipos de bocadillos formulados para cambiar deliberadamente el microbioma intestinal de manera que se pueda relacionar con la salud.

Traduciendo los resultados de modelos animales, los científicos han demostrado en dos estudios piloto en humanos de participantes con sobrepeso que los bocadillos que contienen combinaciones de tipos de fibra seleccionados específicamente afectan los elementos del microbioma involucrados en la metabolización de los componentes de la fibra.

Este cambio en el microbioma se relacionó con cambios en grupos de proteínas sanguíneas que son biomarcadores y reguladores de muchas facetas de la fisiología y el metabolismo. Estas proteínas sanguíneas cambiaron de manera que podrían mejorar la salud a largo plazo.

"La mala nutrición es un problema acuciante y complejo en todo el mundo que está impulsado por muchos factores, incluida una sobreabundancia de alimentos ricos en grasas y bajos en fibra en las dietas occidentales típicas", dice el autor principal del estudio, Jeffrey I. Gordon, profesor y director de la Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.

"Dado que los refrigerios son una parte popular de las dietas occidentales, estamos trabajando para ayudar a desarrollar una nueva generación de fórmulas de refrigerios que a las personas les gustará comer y que respaldarán un microbioma intestinal saludable que afecta muchos aspectos del bienestar".

El intestino humano alberga un microbioma compuesto por decenas de billones de microbios que contienen millones de genes diferentes que realizan funciones que no son proporcionadas por los aproximadamente 20,000 genes que codifican proteínas en el genoma humano. Según los investigadores, el valor nutricional de los alimentos está determinado en parte por los productos del metabolismo único de los alimentos por parte del microbioma intestinal.

Gordon y sus colegas se centran en caracterizar qué componentes de los alimentos interactúan con qué componentes del microbioma intestinal y cómo esta interacción da forma a diferentes características de la biología humana. El objetivo es anunciar una nueva era de la ciencia nutricional que produzca alimentos asequibles y más nutritivos a partir de fuentes sostenibles que se puedan usar para tratar o prevenir diversas formas de desnutrición, ya sea desnutrición u obesidad en niños o adultos.

Las dietas ricas en grasas y bajas en fibra que se consumen en los EE. UU. Y otros países occidentales no apoyan un microbioma intestinal diverso y saludable. Además, las dietas con alto contenido de fibra El contenido está asociado con menores riesgos de enfermedades crónicas como enfermedades cardiovasculares, diabetes tipo 2 y obesidad. Sin embargo, las fibras dietéticas están compuestas por mezclas complejas y diversas de biomoléculas, muchas de las cuales el cuerpo humano no puede descomponer por sí solo. La naturaleza de estas mezclas varía según la fuente de las fibras y cómo se procesan cuando se incorporan a los alimentos.

El trabajo anterior del equipo de Gordon identificó fibras vegetales específicas que eran asequibles y disponibles en grandes cantidades a partir de fuentes sostenibles, como cáscaras, cáscaras y cáscaras que de otro modo se desecharían, y que aumentaron el rendimiento de ciertos microbios intestinales beneficiosos que están subrepresentados muchos adultos obesos que consumen dietas occidentales.

En este nuevo informe, los investigadores analizaron datos de sujetos inscritos en dos estudios que tenían sobrepeso u obesidad y que recibieron comidas que imitaban una dieta occidental típica. Estas dietas se complementaron con una de tres que contiene fibra prototipos de snacks. Uno contenía solo fibra recuperada de guisantes. Otro contenía una combinación de fibra de guisante e inulina (una fibra que se encuentra en varias frutas y verduras, como trigo, cebollas, plátanos, espárragos, alcachofas y raíz de achicoria). Un tercer bocadillo contenía fibra de guisante e inulina, así como fibras de la pulpa de naranjas y salvado de cebada. Los bocadillos se desarrollaron en colaboración con Mondelēz International, una empresa mundial de bocadillos.

En el primer estudio, los participantes consumieron comidas ricas en grasas y bajas en fibra durante 10 días, antes de agregar un refrigerio que contenía fibra de guisantes a sus dietas durante dos semanas, seguidas de dos semanas en las que los participantes continuaron comiendo las comidas ricas en grasas. , dieta baja en fibra sin el refrigerio de fibra. En el segundo estudio, se utilizó un diseño similar, pero la suplementación fue con el refrigerio que contenía tanto fibra de guisante como inulina, y después de un período de lavado, el refrigerio contenía cuatro componentes de fibra: guisante, inulina, naranja y salvado de cebada.

Los investigadores analizaron los microbiomas intestinales de los pacientes durante las diversas fases del estudio, así como los niveles de más de 1,300 proteínas en la sangre. Gordon y sus colegas descubrieron que muchos de los componentes del microbioma que respondieron y procesaron los diferentes prototipos de fibra de refrigerio en los participantes del ensayo eran los mismos que respondieron a las mismas fibras en sus experimentos anteriores utilizando ratones gnotobióticos colonizados con microbios intestinales humanos. . Los ratones gnotobióticos nacen y se crían en condiciones estériles, por lo que la naturaleza de los microbios intestinales puede controlarse estrictamente para estudios científicos.

Además, encontraron que en comparación con los bocadillos de una o dos fibras, el bocadillo con la combinación de cuatro fibras diferentes tenía un efecto más amplio sobre los genes del microbioma que codifican la maquinaria metabólica necesaria para extraer los nutrientes de las fibras. Estos hallazgos validaron el uso de sus modelos preclínicos como una forma de acelerar el cribado y la selección de fibras para su incorporación en prototipos de alimentos.

Los investigadores desarrollaron enfoques de minería de datos que les permitieron identificar cambios estadísticamente significativos en grupos específicos de genes del microbioma y asociarlos con cambios en los niveles de grupos de proteínas sanguíneas involucradas en una gama notablemente amplia de procesos fisiológicos, que van desde el metabolismo energético hasta el metabolismo de la glucosa: a las respuestas inmunitarias, la coagulación sanguínea y la función de los vasos sanguíneos, así como a la biología de las células nerviosas y óseas.

“Nos animó ver el impacto de estos bocadillos de fibra en el microbioma intestinal y la fisiología humana incluso en estos estudios relativamente cortos”, dice el primer autor Omar Delannoy-Bruno, miembro del equipo interdisciplinario que realizó este trabajo.

“Estos estudios piloto no fueron diseñados para probar si los bocadillos de fibra podrían producir alteraciones significativas a largo plazo en el peso corporal o biomarcadores de salud cardiometabólica comúnmente medidos. Por lo tanto, los beneficios de estas intervenciones deberán investigarse en ensayos clínicos más amplios y prolongados ”, dice el coautor Michael J. Barratt, profesor asociado de patología e inmunología y director ejecutivo del Centro de Investigación de Microbioma Intestinal y Nutrición de la Universidad de Washington. “Además, estos pequeños estudios se realizaron bajo condiciones de dieta estrictamente controladas. Un próximo paso importante será investigar los efectos de los refrigerios de fibra en los participantes que pueden comer libremente como lo harían normalmente ".

Gordon agrega: "Con una mejor comprensión del impacto de diferentes tipos de fibras sobre los componentes del microbioma, tenemos la esperanza de poder ofrecer un refrigerio que la gente querrá comer y al mismo tiempo contribuir a una dieta más saludable, especialmente para aquellos que de otra manera podrían tener acceso limitado a alimentos nutritivos ".

El estudio aparece en la revista Naturaleza.

La financiación del trabajo provino de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y de Mondelēz International.

Gordon recibió el premio Thought Leader Award de Agilent Technologies. También es cofundador de Matatu Inc., una empresa que caracteriza el papel de las interacciones dieta por microbiota en la salud animal. Otros autores informan ser cofundadores de Phenobiome Inc., una empresa que persigue el desarrollo de herramientas computacionales para la elaboración de perfiles fenotípicos predictivos de comunidades microbianas, así como de Evolve Biosystems, interVenn Bio y BCD Bioscience, empresas involucradas en la caracterización de glucanos y en desarrollo. Aplicaciones de carbohidratos para la salud humana. Tres coautores son empleados de Mondelēz International.

Se ha presentado y publicado una solicitud de patente relacionada con las formulaciones de aperitivos de fibra descritas en este informe.

Fuente: Universidad de Washington en St. Louis

Sobre el Autor

Estrecho de Julia Evangelou-WUSTL

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Este artículo apareció originalmente en Futurity

 


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