“MICROBIOTA INTESTINAL
Y OBESIDAD”
Dra. Ana Isabel Burguete
García Unidad de Epidemiología
Genética
Obesidad
• Se define como el exceso de grasa corporal, visible y
cuantificable, producido como consecuencia de un incremento
de la ingesta energética y un gasto energético disminuido.
• Se caracteriza por un grupo de desordenes metabólicos e
inflamación de bajo grado.
OMS. http://www.who.int/dietphysicalactivity/childhood/es/ IOTF http://www.iaso.org/resources/world-map-obesity/?map=children
Clasificación IMC
(Infantil)
OMS/CDC
Clasificación Percentil
Normal 15 al 85
Sobrepeso >85
Obesidad >95
La obesidad es una enfermedad crónica, que provoca efectos
negativos en la salud.
Sanz Y, et al. 2009
Valores Limites del IMC (Kg/m2 ) ADULTOS
Peso insuficiente < 18,5
Normopeso 18,5 – 24,9
Sobrepeso grado I 25 – 26,9
Sobrepeso grado II (preobesidad)
27 – 29,9
Obesidad tipo I 30 – 34,9
Obesidad tipo II 35 – 39,9
Obesidad tipo III (mórbida) 40 – 49,9
World Health Organization. Nota descriptiva N° 311. Obesidad y Sobrepeso. Mayo 2012.
Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2012.
18.4% en 1999
33.2% en 2006,
35% en 2012
12 a 19 años: uno
de cada 5
sobrepeso , 1 de
cada 10 obesidad
5 a 11 años:
Mas de 5
millones de
obesidad y
sobrepeso
Epidemiología nacional
Prevalencia
11,990,001
En la obesidad participan dos grandes factores:
Tres grandes genomas:
a.- Cromosómico
b.- Mitocondrial
1.- El genético
2.- Ambiental: Ingesta de alimentos con alta densidad energética – Consumo de
bebidas con alto aporte calórico – Bajo consumo de frutas,
verduras, granos enteros, leguminosas y agua – Baja actividad
física
c.- Microbioma
1.- Regulación del apetito:
NPY, LEP, POMC
2.- Termogénesis: ADRB3,
ADRB2, UCPs,
3.- Metabolismo de lípidos:
PPARg, ADIPO, ADIPOR
4.- Inflamación (lipotoxicidad):
IL-6, TNF, IL-10)
Microbiota intestinal
MICROBIOTA INTESTINAL
La microbiota humana consiste en al redor
de 10 a 100 billones de microorganismos,
representando al menos 10 veces más el
número de células humanas.
Su microbioma codifica a un conjunto de
genes que representan en promedio 100
veces más el genoma humano. 99%
bacteriano, 1% humano
La microbiota y su microbioma nos proveen
de importantes funciones biológicas y
metabólicas que no pueden ser realizadas
por el metabolismo humano.
Turnbaugh P, et al. 2007.
Sanz Y, et al. 2007.
Chagoysan T, Maldonado J, Hernández A, 2004.
Se considera a la microbiota como un órgano mas perfectamente integrado a la fisiología del cuerpo
Las Firmicutes son la familia que se encuentra en mayor proporción,
incluye más de 200 géneros y los más importantes son los
Micoplasma, Bacillus y Clostridium .
DiBaise JK, Mayo clinics proceeding 2009
MICROBIOTA INTESTINAL
Las principales bacterias corresponden a tres grandes familias:
Firmicutes (gram-positivos), Bacteroidetes (gram-negativos) y
Actinobacterias (gram-positivos).
Gram
positivos Firmicutes
Ruminocossus
Clostridium
Lactobacillus
Eubacterium
Faecalibacterium
Asociadas con
fibras insolubles en
el colon
Mayor capacidad
para obtención de
energía de la dieta
Dos clases
taxónomicas:
Bacilli y clostridia
Harry et al 2011
Gram negativos Bacteroidetes
Bacteroides
Prevotella
Xylanibacter
Utiliza carbohidratos
20 géneros bacterianos 3 clases:
Bacteroidia, Flavobacteria
y Sphingobacteria
Harry et al 2011
MICROBIOTA Y DESORDENES METABÓLICOS
La microbiota intestinal está
implicada en la programación y el
control de muchas funciones
fisiológicas, incluyendo el desarrollo
del epitelio intestinal, mecanismos
innatos y adaptativos (Mackie et al,
1999;.. Dethlefsen et al, 2006) .
La microbiota contribuye a la
regulación de la homeostasis
energética.
Por lo tanto, la interacción entre
microbiota intestinal y otros factores
ambientales como la dieta condicionan
la alteración en la homeostasis
energética, causando enfermedades
metabólicas: Obesidad
Una composición alterada y la diversidad de la microbiota
intestinal desempeña un papel importante en el desarrollo de
trastornos metabólicos.
Ratones alimentados libres de gérmenes vs Ratones alimentados
convencionalmente
Libres de gérmenes: Mas delgados
(elevadas concentraciones de AMPK‐P=Regulación metab. Lipídico)
Convencional
Obesos
Libres de gérmenes
– Ganancia de peso
– (Misma ingesta
calórica)
• Convencional
– Obesos
La Microbiota indujo una mayor extracción de calorías a partir de alimentos
Backhed, Nature 2006; 444: 1027
Transferencia de
Microbiota
Seguimiento de 12 pacientes obesos durante un año. 1.-Dieta restringida en grasa 2-Dieta restringida en carbohidratos 3.-Monitoreo de la microbiota en un año
INVESTIGAR LA RELACIÓN ENTRE LA MICROBIOTA Y LA GRASA CORPORAL
EN HUMANOS (PRIMER REPORTE)
RESULTADOS:
Medición inicial: Personas obesas tuvieron menos Bacteroidetes
(Bacteroides/Prevotella) (p<0.001) y más Firmicutes (p=0.002) que los
controles delgados.
A través del tiempo la abundancia relativa de Bacteroidetes aumento (p<0.001) y la abundancia de Firmicutes disminuyo (p=0.002), independientemente del tipo de dieta.
El aumento en abundancia de Bacteroidetes tuvo correlación
con el porcentaje de perdida de peso
(R2 0.8 CARB-R, 0.5 FAT-R).
Ley RE Turnbaugh PJ Klein S Gordon JI. Microbial ecology: human gut
microbes associated with obesity. Nature. 2006;444(7122):1022-1023
Ley RE Turnbaugh PJ Klein S Gordon JI. Microbial ecology: human gut
microbes associated with obesity. Nature. 2006;444(7122):1022-1023
Bypass gástrico**
Armougom et al. (2009), Furet et al. (2010)**
Erejuwa et al., 2014
Presencia de genes que
codifican enzimas que
descomponen los
polisacáridos que no
pueden ser digeridos por el hospedador
Mayor absorción de nutrientes y su
deposición, lo que contribuye al
desarrollo de trastornos
metabólicos. Conversión de estos
AGCC en
triglicéridos en el hígado
ALTERACIONES METABÓLICAS Y MICROBIOTA
Microbiota
Triglicéridos
Almacén de
grasa
Lipogénesis
Pérdida del efecto
inhibidor de LPL
FIAF
Monosacaridos
y AGCC
CH complejos y grasa
Por otra parte, la microbiota intestinal también se ha demostrado
condiciona a una disminución del FIAF; aumentando el
almacenamiento de triglicéridos derivados de lipogénesis hepática.
(Backhed et al., 2007).
Macrofago Macrofago
Adipocit
o
TNF
IL-6
TNF
Grado de
inflamación
NF-kB
Secreta
LPS
Lipidos
Permeabilidad de
epitelio intestinal
Reducción
de ZO-1 y
Ocludina
LPS
Son trasportados
junto a los lípidos Adipocito
TLR4,
TLR2
Inflamación
Crónica de bajo
grado=Obesidad
CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS EN MUESTRAS DE HECES ANALIZADAS POR qPCR EN LA INFANCIA, Kalliomaky., etal, 2008
N:49
Bifidobacterium genus Normal Sb/Ob P value
6m 10.50 (4.7-17.7) 1.58 (0.9-7.6)
12m 5.79 (1.8-14.8) 1.52 (0.16-8.1) 0.2
Infancia 7a 8.23 (2.6-11.6) 4.9 (1.5-9.6)
Bifidobacterium longum Normal Sb/Ob P value
6m 56.2 (0.6-102) 4.8(0.01-32)
12m 2.27 (0.15-6.8) 1.08 (0.02-2.6) 0.4
Infancia 4.05 (0.2-7.2) 1.57 (0.2-5.6)
Bacteroides Fragilis Normal Sb/Ob P value
6m 2.6 (0.1-74) 14.3(3.01-95)
12m 12.5 (0.16-64) 9.3 (2.4-53) 0.8
Infancia 33.3 (2.5-191) 22.9(7.4-78)
Staphylococus aureus Normal Sb/Ob P value
6m 0.28 (0.09-0.58) 1(0.4-1.14)
12m 0.13 (0.08-0.26) 0.27 (0.15-1) 0.01
Infancia 0.27 (0.17-0.50) 0.64(0.33-1)
1.- alteración en
la microbiota
precede a la
alteración en
peso
2.-
Staphylococcus
aureus puede
actuar como
desencadenant
e de la
inflamación de
bajo grado, lo
que contribuye
al desarrollo de
la obesidad
1.- Lactobacillus, L. plantarum, y L. paracasei, B. animalis: Peso
Normal(aumenta glucólisis, protege del stres oxidativo)
2.- L. reuteri: Obesidad (Carece de enzimas del catabolismo de
fructuosa)
M. MILLION; etal., 2012.: Heces de 68 obesos y 47 controles
Firmicutes, Bacteroidetes, M. smithii and Lactobacillus qPCR especie-especifica:
Absorción lípidos y carbohidratos Lactobacillos spp y Bifidobacterias:
Drissi et al. (2014)
ADAPTACIÓN METABÓLICA A UNA DIETA ALTA EN GRASA SE ASOCIA
CON UN CAMBIO EN LA MICROBIOTA INTESTINAL:
Fujishiro et al.2003 Serino M., etal, 2011 Burguete-García AI, 2010
Via JNK: Inhibe fosfortilación en tirosina de IRS-1
p38 y ERK: Reducen o suprimen la expression de IRS.
100 ratones machos C57BL / 6
Alimentados con una dieta libre
de carbohidratos y alta en grasas
(HFD): 3 meses
HFD-D: Diabetes
HFD-DR: Diabetes resistente
HFD + GOS: diabéticos que
recibieron suplementación con
oligosacáridos
Determinación dek perfil de la microbiota mediante
pirosecuenciación
Prueba de tolerancia a la glucosa
Perfil inflamatorio por ELISA
Pruebas de permeabilidad Intestinal
Determinación de proteínas de unión del epitelio intestinal
Serino M., etal, 2011
RESULTADOS
Relación inversa
bacteroidetes/firmicutes
entre HFD-D y HFD-DR
Aumento de la relación
bacterodetes/firmicutes en HFD + GO
Phylum Actinobacteria casi totalmente
desapareció (0,1%)
INFLAMACIÓN Y PERMEABILIDAD INTESTINAL ASOCIADO A
FENOTIPO METABÓLICO
Concentración plasmática de LPS
ENDOTOXEMIA METABÓLICA
PERMEABILIDAD INTESTINAL ASOCIADA A FENOTIPO METABÓLICO
Dieta alta en grasas aumenta
permeabilidad
intestinal=endotoxemia=Alt
Metabólicas
Obesity 2009; 17:1906-15, Br Jnutr 2009:1-4, Am J Clin Nutr 2008; 88:894-9; Gastroenterology 2009; 137:1716-24
ESTUDIOS DE MICROBIOTA INTESTINAL:
EVIDENCIA EN MÉXICO
Diseño de estudio
N=1750
6 a 14 años
No relacionados
Muestreo por conveniencia
MICROBIOTA
Composición
Firmicutes/bacteroidetes
Fenotipos (evento):
Antropometría: IMC
Circunferencia
cintura
Resistencia insulina
Perfil Metabólico,
DT2
Perfil lipídico
Inflamación:
Adiponectina, TNFa,
IL-6, IL-10, MODIFICADORES
Infancia: Vía de nacimiento,
peso al nacimiento, practicas
de alimentación,
Nutrición y salud
1.- Evaluación dieta (CFC)
Dieta, macronutrimentos
Factores Genéticos:
1.- Metabolismo
lípidos
2.- Resistencia a la
insulina
3.- Inflamación
128 SNPs
• Uso de antibióticos durante dos meses previos al estudio
• Presencia de desórdenes gastrointestinales
Criterios de exclusión
NORMAL OBESO
52.61
DISTRIBUCIÓN DEL IMC PARA LA EDAD
47.31
N: 1750
Parámetros Normal
(N:684)
Obesidad
(N=548)
p
Edad 9.18 ± 0 .18 9.40±0.20 0.0016
Circunferencia
cintura 58.40±6.80
80.25±10 0.0001
Peso al nacimiento 3051±488.5 3215±528.1 0.0001
ENERGÍA TOTAL 3458.27 ± 1030.44 3410.383±1092.90 0.39
CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR
PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD
TAS (mmHg) 95.95 ± 10.28 104.65±11.49 0.0001
TAD (mmHg) 64.67±8.56 69.58±8.80 0.0001
Glucosa (mg/dL) 81.09±9.50 83.97±81.84 0.003
Insulina (mUI/ml) 2.70±2.31 7.28±5.53 0.0001
Colesterol Total (mg/dL) 152.77±34.41 166.94±16.36 0.0001
Triglicéridos (mg/dL) 76.05±32.29 122.26±60.89 <0.0001
HDL (mg/dL) 53.59±12.07 45.93±12.22 0.001
LDL (mg/dL) 96.82±25.17 106.57±28.57 0.001
HOMA 0.91±0.98 1.97±2.31 0.0001
CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR
PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD
CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR
PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD N:1750
Parámetros Normal
(N:828)
Obesidad
(N=922) p
ACANTÓSIS
No
Si
54.75
23.66
42.25
76.34
<0.0001
GÉNERO
Masculino
femenino
44.88
50
55.12
50
0.032
AHF OBESIDAD
No
Si
57.58
37.30
42.42
62.70
<0.0001
NIVEL
SOCIOECONÓMICO
Bajo
Medio/ Alto
42.79
35.78
57.21
64.22
0.19
Normal Sp/ob p.value
Bacteroidetes 0.91 (±2.05) 0.73 (±0.49) 0.28
Firmicutes 0.76 (±1.05) 1.65(±2.84) 0.0001
ABUNDANCIA RELATIVA FIRMICUTES/BACTEROIDETES POR
PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD
2-∆CT [2- (CT del gen de interés- CT del gen de referencia)]
Normal Sp/ob
Bacteroidetes 0.91 0.73
Firmicutes 0.76 1.65
0.910.73
0.76
1.65
y = 0.89x - 0.13
R² = 1
1
6
Normal Sb/Ob
FIRMICUTES/BACTEROIDETES
RELACIÓN FIRMICUTES/BACTEROIDETES POR GRADO
DE ADIPOSIDAD
Asociación de Firmicutes, Bacteroidetes con obesidad
MICROBIOTA Sobrepeso/Obeso
OR IC95% P
Firmicutes
MEDIO
ALTO
2.72
2.12-3.50
<0.0001
6.46 4.95 – 8.40 <0.0001
Bacteroidetes
MEDIO
ALTO
1.30
0.79
0.88 – 1.43
0.62 - 1.01
0.32
0.06 Los niños con IMC normal se consideraron como grupo control, ajustado por edad, antecedente heredofamiliar de obesidad y energía total. Las variables fueron categorizadas en terciles considerando el tercil de baja concentración como categoría referencia.
•Estos resultados son de gran relevancia ya que los Firmicutes tienen
una cantidad mayor de genes que codifican hidrolasas y una mayor
capacidad para la obtención de energía proveniente de la dieta
del hospedero (Dibaise et al 2008), además que la disbiosis a favor
de los Firmicutes, se asocia a una respuesta inmune pro-inflamatoria,
disminución de abundancia relativa de Bacteroidetes e inhibición de
de citocinas anti-inflamatorias (Recasens et al 2004).
Adipocitocinas
Normal(43%) Sp/ob(57%) P value
TNF- α (μg/mL) 1.16(±0.50) 1.16(±0.52) 0.89
IL-6(μg/mL) 1.11(±0.662) 1.13(±0.817) 0.65
IL-10(μg/mL) 1.12(±0.771) 1.17(±0.783) 0.06
Adiponectina (μg/mL) 5.75 (±0.839) 4.53 (±1.311) 0.0001 a
Distribución de los niveles séricos de citocinas por grado de
adiposidad, (N: 1750)
Las concentraciones de adiponectina son de gran importancia ya
que una baja concentración de adiponectina está relacionada a
anormalidades metabólicas incluyendo, regulación del peso
corporal, función anti-aterogénico riesgo de desarrollar diabetes
tipo 2 y enfermedades cardiovasculares, este ultimo se debe a
que la adiponectina reduce los valores plasmáticos de
triglicéridos (Ouchi es at 1999., Medina-Bravo et al 2011).
IMC PARA LA
EDAD
Firmicutes
alto
Bacteroidetes
bajo
TNF 0.20 (0.0001) 0.18 (0.0001)
Citocinas anti-inflamatorias Citocinas anti-inflamatorias Citocinas pro-inflamatorias Citocinas pro-inflamatorias
TNF-α TNF-α
Inflamación Inflamación
Correlación de entre la concentración sérica de citocinas e IMC
dependientes a la abundancia relativa de microbiota
IL-10, IL-6 y Adiponectina no
Fueron significativas
• Las concentraciones séricas de TNF-α se correlacionan
positivamente con el IMC para la edad dependiente del perfil
de la microbiota, se observó una correlación del 20% en
aquellos con tercil alto de abundancia relativa de firmicutes y
18% tercil bajo de bacteroidetes, este perfil es característico de
la población con sobrepeso y obesidad.
• Lo que estaría respaldando la hipótesis de la participación de
la microbiota en la inflamación crónica de bajo grado
característico de la obesidad.
Ante una elevada concentración de AGCC (provenientes de
la hidrolisis de Ac grasos saturados, hidrólisis favorecida por las
enzimas de los Firmicutes), se condiciona a una inhibición de
las uniones estrechas del epitelio intestinal (Osborn 2012) por
lo que ocurre una translocación de bacteroidetes a la
circulación, los cuales son reconocidos por TLR4, activando la
vía NF-kB resultando en una sobreexpresión de TNF-α
promoviendo la inflamación (Cani et al 2008).
¿la microbiota intestinal contribuye a la patogenia de la obesidad,
o la microbiota intestinal alterada es una mera consecuencia de la
obesidad?
1.- Los ratones libres de gérmenes tienen menor adiposidad y no
desarrollan obesidad inducida por la dieta.
2.- Se tiene evidencia directa de que la microbiota intestinal de
individuos obesos contribuye con la patogenia de la obesidad a
partir del trasplante de microbiota intestinal de ratones obesos y
controles delgados a receptores libres de gérmenes.
3.- Los ratones que recibieron la microbiota intestinal de donadores
obesos ganaron de manera significativa mayor grasa corporal en
comparación con los ratones que recibieron la microbiota de
ratones delgados.
4.- En consecuencia, el fenotipo obeso puede trasplantarse entre
organismos a través de la microbiota.
Para la elaboración de constancias,
favor de enviar lista de
participantes presenciales con:
Profra. Berta Luz Téllez
Videos y presentaciones anteriores en:
http://www.espm.mx
-Videoconferencias
https://www.facebook.com/espm.insp
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