University of Michigan Health System

17 de noviembre de 2016

sciencedaily.com

Cuando los ratones se desarrollaron en un medio libre de gérmenes, y posteriormente se realizó un trasplante de microorganismos intestinales humanos, se pudo observar el impacto de la fibra en dos circunstancias. Los ratones alimentados con una dieta rica en fibra mantenían una gruesa capa de moco a lo largo del revestimiento intestinal, mientras que los que recibían una dieta pobre en fibra iban perdiendo la capa de mucosidad a medida que las bacterias iban digiriendo el moco. La presencia de una capa más delgada de moco permitió a las bacterias patógenas acceder a las células de la pared del colon.

Resumen

Suena a película de ciencia ficción de los años 1950: bacterias normales, beneficiosas, que comienzan a destruir a su anfitrión por dentro, y eso porque no consiguen el alimento que precisan.

Pero una nueva investigación muestra que eso es exactamente lo que sucede cuando los microorganismos del sistema digestivo no obtienen la fibra natural de la que dependen para alimentarse.

Cuando tienen hambre, comienzan a ingerir la capa natural de mucosidad que recubre el intestino, de modo que lo erosionan, hasta el punto de que las bacterias peligrosas pueden llegar a infectar las paredes del colon.

En un nuevo estudio publicado en Cell, un equipo internacional de investigadores han mostrado el impacto que tiene la ausencia de fibra en el intestino de los ratones. Los ratones nacieron y se desarrollaron sin microorganismo intestinales propios, y posteriormente recibieron un trasplante de 14 bacterias que normalmente crecen en el intestino humano. Los científicos conocían la firma genética de cada una de ellas, de modo que pudieron seguir su actividad a lo largo del tiempo.

Los resultados permiten comprender no sólo el papel de la fibra en una dieta normal, sino también el potencial que tiene el uso de la fibra para contrarrestar los trastornos del tracto digestivo.

“La lección que estamos aprendiendo al estudiar la interacción entre la fibra, los microorganismos intestinal y la barrera del sistema intestinal, es que si los microorganismos no se alimentan adecuadamente, entonces la pueden destruir”, dijo el Dr. Eric Martens, Profesor asociado de Microbiología de la Universidad de la Michigan Medical Scholl, que dirigió la investigación junto con el Dr. Mahesh Desai, ahora en el Instituto de Salud de Luxemburgo.

Usando ratones sin microbiota intestinal, o gnotobióticos, y técnicas genéticas avanzadas, permitió a los investigadores saber qué bacterias estaban presentes y activas bajo diferentes condiciones, estudiando así el impacto de dietas con diferente contenido en fibra, e incluso sin nada de fibra. También infectaron a algunos ratones con una cepa bacteriana que provoca en los ratones lo mismo que ciertas cepas de Escherichia coli pueden hacer a los humanos: causar infecciones intestinales que conducen a irritación, inflamación, diarrea y otros síntomas.

Los resultados: el revestimiento de moco se mantuvo grueso y la infección no avanzó en los ratones que recibieron una dieta que contenía aproximadamente un 15% de fibra de cereales y vegetales poco procesados. Pero cuando los investigadores sustituyeron la dieta por otra sin fibra, incluso durante unos pocos días, algunos de los microbios presentes en el intestino empezaron a ingerir el moco que recubre el epitelio intestinal.

También probaron una dieta rica en fibra prebiótica, es decir, una forma purificada de fibra soluble similar a la que contienen algunos alimentos procesados y suplementos alimenticios. Esta dieta produjo el mismo deterioro que una dieta con carencia de fibra.

Los investigadores también observaron que la mezcla de bacterias cambiaba en función de lo que los ratones estuviesen comiendo, incluso día a día. Algunas especies de bacterias del microbiana trasplantado eran más comunes, es decir, que se reproducían más, en condiciones de carencia de fibra, mientras que otras lo hacían en condiciones de alto contenido de fibra.

Y las cuatro cepas de bacterias que más proliferaron en condiciones de bajo contenido de fibra o sin fibra fueron las únicas que producen enzimas capaces de romper las moléculas largas, la llamadas glicoproteínas que forman la capa de moco.

Además de examinar las bacterias teniendo en cuenta la información genética, los investigadores pudieron ver qué enzimas producen las bacterias para degradar la fibra. Detectaron más de 1.600 enzimas diferentes capaces de degradar los carbohidratos, algo similar a la complejidad del intestino humano normal.

Del mismo modo que la mezcla de bacterias, la mezcla de enzimas cambió dependiendo de la alimentación que estaban recibiendo los ratones, y observaron que la carencia ocasional de fibra conlleva una mayor producción de enzimas que degradan el moco intestinal.

Las imágenes de la capa de mucosidad y las células caliciformes de la pared del colon, que producen moco de forma constante, mostraron que la capa era más delgada en los ratones que recibían menos fibra. Mientras que el moco se produce constantemente y se degrada en un intestino normal, el cambio de actividad de las bacterias en condiciones de ingestión de menos fibra significó que el ritmo de consumo era más rápido que el de producción, algo así como una corta demasiado rápida de árboles antes de que se planten los nuevos.

Cuando los investigadores infectaron los ratones con Citrobacter rodentium, bacterias similares a E. coli, observaron que estas peligrosas bacterias se desarrollaban más en el intestino de los ratones alimentados con una dieta carente de fibra. Muchos de esos ratones comenzaron a mostrar signos de enfermedad y pérdida de peso.

Cuando los científicos examinaron las muestras del tejido intestinal, no sólo vieron una capa de mucosa mucho más delgada o incluso irregular, sino que observaron inflamación en una amplia área. Los ratones que habían recibido una dieta rica en fibra antes de ser infectados también sufrieron algo de inflamación, pero fue mucho menos extensa.

Martens señala que además de la ausencia de microflora intestinal en los ratones (gnotobióticos), la investigación fue posible debido a la capacidad de secuencias ADN y ARN de los microbios gracias a la Iniciativa de Microbioma de la Escuela de Medicina, así como la capacidad de procesar los datos de las secuencias.

“Tener todos los recursos era fundamental para que esto funcionara, y el hecho de que todo estuviera al alcance de la mano nos permitió llevar a cabo la investigación”, dice. También destaca el papel desempeñado por colegas de la UM, dirigido por Gabriel Núñez y Nobuhiko Kamada para proporcionar el patógeno C. rodentium, y los colaboradores franceses de la Universidad de Aix-Marsella en el estudio de las enzimas en el intestino del ratón.

Marten y Desai pretenden analizar el impacto de diferentes mezclas de fibras prebióticas y de dietas con un contenido intermitente de fibra natural durante un período más largo. También pretenden buscar biomarcadores que puedan informarle sobre el estado de la capa de moco en los órganos, tales como la abundancia de cepas de bacterias que digieren el moco y el efecto del bajo contenido de fibra en enfermedades crónicas como la enfermedad inflamatoria intestinal.

“Mientras que este estudio se ha realizado en ratones, la idea es llevar a cabo este estudio también en los seres humanos, pues corrobora lo que nos han estado diciendo durante décadas médicos y nutricionistas: consuma mucha fibra de las fuentes naturales”, dice Martens. “Lo que usted come afecta directamente a su microbiota, lo cual puede influir en la capa de moco de su intestino y provocar la enfermedad. Pero es una cuestión todavía sin resolver si podemos satisfacer esta falta de fibra con un producto más purificado y fácil de ingerir, que consumir una gran cantidad de brócoli”.

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Materiales proporcionados por la Universidad de Michigan Health System

Estudio de referencia:

Mahesh S. Desai et al. A Dietary Fiber-Deprived Gut Microbiota Degrades the Colonic Mucus Barrier and Enhances Pathogen Susceptibility. Cell, November 2016 DOI: 10.1016/j.cell.2016.10.043

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