Los humanos eligen los alimentos en función de su aspecto, olor y sabor. Pero los microbios de nuestro intestino utilizan un sistema de clasificación diferente, que se basa en los componentes moleculares que componen las diferentes fibras. En un estudio publicado el 19 de septiembreen el diario Celda los investigadores encontraron componentes particulares de fibra dietética que estimulan el crecimiento y la acción metabólica de los microbios beneficiosos en el intestino del ratón.
La investigación tiene como objetivo desarrollar formas de identificar compuestos que puedan mejorar la representación de los miembros de la comunidad microbiana intestinal que promueven la salud. El objetivo es identificar fuentes de fibra dietética sostenibles y asequibles para su incorporación en productos alimenticios más nutritivos de próxima generación.
"Se entiende que la fibra es beneficiosa. Pero la fibra es en realidad una mezcla muy complicada de muchos componentes diferentes", dice el autor principal Jeffrey Gordon, un microbiólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis. "Además, fibras de diferentesLas fuentes vegetales que se procesan de diferentes maneras durante la fabricación de alimentos tienen diferentes componentes. Desafortunadamente, no tenemos un conocimiento detallado de estas diferencias y su importancia biológica. Sabemos que las dietas occidentales modernas tienen bajos niveles de fibra; esta falta de fibra se ha relacionado conpérdida de miembros importantes de la comunidad intestinal y efectos nocivos para la salud "
Los investigadores comenzaron probando 34 preparaciones de fibra de grado alimenticio, muchas de ellas purificadas a partir de subproductos de la fabricación de alimentos, como las cáscaras de frutas y verduras que se arrojan durante la producción de alimentos y bebidas procesados. Usaron ratones criados inicialmente en condiciones estériles y luegocolonizado con microbios intestinales humanos. Los animales fueron alimentados con una dieta alta en grasas y baja en fibra representativa de las dietas típicamente consumidas en los Estados Unidos, con o sin diferentes tipos de fibras suplementarias. El objetivo era identificar aquellas fibras que eran mejores para aumentarlos niveles de especies bacterianas clave que degradan la fibra y promueven la expresión de enzimas metabólicas beneficiosas en el microbioma.
Dado que los ratones habían sido colonizados con una colección definida de bacterias intestinales humanas con genomas secuenciados, los investigadores conocían todos los genes que estaban presentes en su comunidad microbiana intestinal humana modelo. Esto les permitió realizar un estudio integral de proteómica de alta resoluciónde todas las proteínas bacterianas cuya expresión cambió en respuesta a los diferentes tipos de fibra que probaron. Combinando estos resultados con pantallas genéticas, pudieron identificar fuentes particulares de fibra, sus componentes moleculares bioactivos y los genes bacterianos que aumentaron para diferentes especies de Bacteroides cuandoencontraron diferentes fibras. Se centraron en Bacteroides porque los miembros de este grupo de especies bacterianas contienen genes responsables de metabolizar la fibra dietética que no están presentes en el genoma humano.
Para la segunda fase del estudio, los investigadores querían determinar cómo los diferentes miembros de la comunidad microbiana interactúan entre sí mientras cenan con fibra dietética. El primer autor Michael Patnode, becario postdoctoral en el laboratorio de Gordon, desarrolló alimentos artificiales etiquetados con fluorescenciapartículas con diferentes tipos de carbohidratos unidos a partir de diferentes fibras.Las colecciones de estas partículas que contienen nutrientes se alimentaron a ratones colonizados con comunidades microbianas definidas que contenían diferentes combinaciones de especies de Bacteroides.
"Nos entusiasmó ver cómo estos 'biosensores' podrían usarse para evaluar el procesamiento de componentes de fibra particulares por especies bacterianas particulares", dice Patnode. Al alimentar estas partículas a ratones que portaban o no tenían una fibra dominante-Consumiendo especies, los autores encontraron que las especies subordinadas estaban esperando en la fila para intensificar y consumir la fibra.
"Sospechamos que podría haber competencia entre las diferentes cepas y que algunos serían competidores más fuertes que otros", dice Patnode. Los análisis de proteómica y las pantallas genéticas confirmaron que había una jerarquía de consumo de fibra entre las especies presentes en estecomunidad bacteriana modelo.
Gordon explica que "es importante entender cómo la presencia de un organismo en particular afecta el comportamiento de otros organismos en el comedor, en este caso, con respecto a las diferentes fibras. Si vamos a desarrollar alimentos dirigidos por microbiota para proporcionar beneficiospara la salud humana, es importante encontrar formas de determinar qué alimentos básicos serán la mejor fuente de nutrientes y cómo responderá la microbiota ".
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