Memorias 2013 - 5a Conferencia Científica Anual sobre Síndrome Metabólico - Programa de Nutrición en Enfermedades Crónicas - Interacción entre la microbiota intestinal y el metabolismo: Perspectivas para la prevención del síndrome metabólico * Dra. Sofía Morán

1. Interacción entre la microbiota
intestinal y el metabolismo:
Perspectivas para la prevención
del síndrome metabólico
DRA. SOFIA MORAN RAMOS
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOMEDICAS, UNAM

3. Nature Reviews| Genetics
Actinobacteria
Firmicutes
Proteobacteria
Bacteroidetes
Cyanobacteria
Fusobacteria
Colon
Oesophagus
Oral cavity
Nostril
Skin
Vagina
Hair
H.pylori (+)
stomach
H.pylori (–)
stomach
Figure 1 | Compositional differencesin the microbiome by anatomical site.
High-throughput sequencing hasrevealed substantial intra-individual microbiome
genom
standi
An alt
genes
cluster
enterot
in the
severa
and ch
from f
of refe
As
ics con
state-o
includ
aspeci
betwee
thelat
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disease
based
level m
and ex
in rela
specifi
skewed
interac
topolo
in othe
Taxon
Cho and Blaser (2012)
Nature
Microbiota
en el cuerpo

4. 1012 células 104 genes El metaboloma humano
1014 bacterias
+ Arcae
+ Hongos
+ Virus
>106 genes El metaboloma microbiano
Metaboloma
simbiótico
La microbiota: el super organismo
Mayor numero de
bacterias que células en
el cuerpo
EL
SUPERORGANISMO
+

5. Microbiota del tracto digestivo
Mas de 500 especies
diferentes de bacterias
“Todas las enfermedades
empiezan en el intestino”
Hipocrates
460-360 AC
Trillones de
bacterias

6. Distribución de la microbiota

7. Evolución de la microbiota
Nature Reviews| Microbiology
Firmicutes
Actinobacteria Bacteroidetes
Proteobacteria
b
3
4
5
6
10
14
16
19
23
27
31
33
48
55
57
58
63
64
70
77
84
85
92
98
100
118
128
133
134
139
141
146
161
168
172
173
195
202
206
240
244
252
265
273
280
294
297
371
413
432
441
454
468
469
539
568
623
745
831
835
838
Breast milkstart Fever Ricecereal
start
Formulaand
tablefoodsstart
Amoxicillin
Breast milkandformulaend
Cefdinir
Cow’smilkstart,andfull adult diet
Puberty
Sexual activity
Druguse
Smoking
Frequent moving
Changingpartners
Changinghouseholds
Travel
Diet experimentation
Level of fitness
Greater socialization
Growingbodysize
Antibioticsintoysand
intheenvironment
Stableco-habitation
Weight gain
Pregnancy
Predictableroutines
Travel
Relocation
Aging
Menopause
Medication
Illness
Host genetics
Deliverymode
Breast milk
Formula
Developingimmune
system
Childhoodillnesses
Fever
Qualityof nutrition
Antibioticsintoysand
intheenvironment
Advancedage
Lossof motility
Smaller rangeof
activities
Changingdietary
habits
Infancy Early childhood Childhood Adolescence Emergingadulthood Adulthood Retirement Late senior
Stability
StableUnstable
Richness
Low
High
a REF. 1 ©
NATUREREVIEWS| MICROBIOLOGY VOLUME 9 | APRI L 2011 | 283
© 2011 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved
Spor et al., Nature 2011

8. ¿POR QUE ES IMPORTANTE LA
MICROBIOTA?

9. Funciones de la microbiota
intestinal
• Barrera
– Prevención de colonización de microorganismos patógenos
• Funciones tróficas
– Modulación de proliferación celular, diferenciación y apoptosis
• Inmunidad
– Migración y maduración de los precursores de celular linfoides
– Modulación de la respuesta inmune local y sistémica (tolerancia oral)
• Regulación del almacenamiento de grasa
– Modulación de lipogénesis y oxidación de ac. Grasos
• Metabólicas
– Extracción de energía de carbohidratos no digeribles
– Fermentación de carbohidratos a acidos grasos de cadena corta
– Absorción de agua y sales
– Síntesis de vitaminas
– Metabolismo de xenobióticos

10. Metabolismo de la microbiota

11. DISBIOSIS:
Desequilibrio de la
microbiota intestinal,
estructural o funcional, que
produce una disrupción en
la homeostasis entre el
huésped y la microbiota
in thecolon and blood iscritically important
for immunoregulation. It isnoteworthy, then,
that theproduction of SCFA changesquickly
when organisms are switched to a different
diet10.TheEuropean children discussedabove
had significantly lessSCFA in their fecesthan
did thoseof theAfrican cohort2.Interestingly,
allergies and asthma are almost completely
nonexistent in certain rural African commu-
nities.
Host genetics and microbial composition
The innate immune system is another factor
that probablyinfluencesthecomposition of the
intestinal microbiota.Thisisbest illustratedby
astudyshowingthat nonobesediabetic(NOD)
micedeficient in theinnatesignalingmolecule
MyD88areprotectedfromthedevelopment of
type1diabetes3.Surprisingly,protection islost
Diet
- Host genetics
- Maternal transfer and
early colonization
- Antibiotics and medications
- Infection
- Inflammation
- Stress
- Hygiene
- Age
Microbial composition
Symbiosis Dysbiosis
- Intake of fiber
- Obesity
COMMENTARY

12. Factores determinantes de la
microbiota intestinal
Antibióticos
DIETA
Estrés
Probióticos
Edad
Vía de
nacimiento
Origen
geográfico
Genotipo
MICROBIOTA
INTESTINAL

13. Enfermedades asociadas a disbiosis
OBESIDAD
SINDROME METABOLICO
ESTEATOSIS HEPATICA NO ALCOHOLICA
ENFERMEDADES INFLAMATORIAS
INTESTINALES
SINDROME DEL COLON IRRITABLE
ATEROSCLEROSIS
AUTISMO
ALERGIAS
ASMA
Nature Reviews| Microbiology
Firmicutes
Actinobacteria
Bacteroidetes Fusobacteria
ProteobacteriaVerrucomicrobia
Healthycontrol Patient
Inflammatory
bowel disease
Type2diabetes
Necrotizing
enterocolitis
b
a
c
omi-
ueor
ating
ences
abun-
edler
d that
ether
on in
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ocess
iron-
mine
of the
ty in
uman
Here,
rela-
Figure2|Gut microbial dysbiosisassociated with
disease. Therelativeabundancesof thepredominant
REVIEWSMUCOSAL MICROBIOLOGY

14. Papel de la microbiota
en la obesidad
Tremaroli & Backhed, Nature, 2012
Firmicutes
Bacteroidetes
Turnbaugh, (2006) Nature, Vol 44|21/28

15. Microbiota y sensibilidad a la insulina

16. Microbiota y esteatosis hepática no
alcohólica
Zhu et al., Hepatology,
vol. 57, no. 2, 2013

17. Metabolitos principales y síndrome
metabólico
Tremaroli & Backhed, Nature, 2012

18. Microbiota y enfermedades crónicas

19. TMAO y riesgo
cardiovascular
Tang et al, (2013) N Engl J Med 368;17
Koeth et al., Nature medicine 2013

20. El uso de antibióticos disminuye la
producción de TMAO
Visita 1 Visita 2 Visita 3
Antibióticos
Supresión de microbiota
intestinal
Readquisición de la
microbiota
Tang et al, (2013) N Engl J Med 368;17

21. Impacto de metabolitos producidos por la
microbiota intestinal
Ácidos biliares
Derivados de
colina
Vitaminas
Ácidos grasos
conjugados
Derivados
fenolicos
Derivados
fenólicos
Obesidad
Diabetes tipo 2
Esteatosis hepática
no alcohólica
Enfermedades
cardiovasculares
Inflamación
cronica
Autismo
Cáncer de colon
Bifidobacterium
Lactobacillus
Fecalibacterium
Roseburia
Enterobacter
Poliaminas
Ácidos
orgánicos

22. Interacción de metabolitos
microbianos con el metabolismo del
huésped
Holmes et al., Cell Metabolism, 2012

24. Enterotipos
Arumugam et al., NATURE, 2011

25. Fitoquimicos: Antioxidantes
Frutas y verduras
(todo tipo)
Vino tinto
(flavonoles y
flavanoles)
Té (flavanoles)
Cocoa: (flavonoles
y procianidinas
Moras:
Antocianinas
Citricos
(flavanonas)

26. Funciones: Metabolismo de
fitoquímicos

27. EL CASO DE LA SOYA

28. ¿Cómo modular la
microbiota
intestinal?
• Antibióticos
• Probióticos
• Trasplante
• Dieta
– Prebióticos
Holmes et al, (2012) Science and Translational
medicine

29. Holmesetal.,CellMetabolism,2012

30. Probióticos
• Definición:
“ Microorganismos vivos que cuando se
consumen en cantidades adecuadas,
confieren un efecto benéfico a la salud del
huésped”
• (Guarner and Schaafsma, 1998).
Aunque no necesariamente
modifican la microbiota si
modifican el metabolismo de
esta

31. Probióticos y obesidad
P. Kovatcheva-Datchary, T. Arora / Best Practice & Research Clinical Gastroenterology 27 (2013) 59–72

32. Probióticos y esteatósis hepática
ModelosanimalesHumanos
Iacono A., (2011) Journal of Nutritional Biochemistry

33. Gareau, M. G. et al. (2010) Probiotics and the gut microbiota in intestinal health and disease
Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. doi:10.1038/nrgastro.2010.117
Barrera
física
Estimulación de
producción de
moco
Mejoran
uniones
intercelulares
Producción de
antibacterianos
Estimulación de
inmunidad
inata
Modulación
de respuesta
inmune
Posibles mecanismos de acción de probioticos

34. Prebióticos
• DEFINICION:
• “Los prebióticos son
ingredientes selectivamente
fermentados que permiten
cambios específicos en la
composición y/o actividad
de la microbiota
gastrointestinal que
confiere un beneficio al
bienestar y la salud del
huésped."
• Robertfroid 2007

35. Prebióticos y obesidad
P. Kovatcheva-Datchary, T. Arora / Best Practice & Research Clinical Gastroenterology 27 (2013) 59–72

36. Prebióticos y síndrome metabólico

37. Transplante fecal
Healthy individual
Recurrent infection
Dysbiosis of the
gut microbiota
Development of CDI
■ Severe diarrhea, abdominal pain, nausea and fever
■ C.difficile toxins induce in ammation and cell death
■ CDI can cause pseudomembranous colitis
Pseudomembranous colitis
FMT
Administration by:
■ Enema
■ Transcolonic infusion
■ Nasoduodenal or
nasogastric infusion
Filtration
Restoration
of stable,
healthy gut
microbiota
Resolution of symptoms
Reduced gut microbial
species and diversity
Ingestion
of C.difficile
spores from
the environment
‘Healthy’
microbiota
Antibiotics
■ C.difficile spores
germinate
■ Bloom of C.difficile
C.difficile killed but
spores can remain
Healthy colon
a
c
d
f
b
e
Donor
fecal
sample
Antibiotics
Figure 1 | FMT for patients with recalcitrant CDI. CDI causes severe diarrhea, intestinal inflammation and cell death as a
result of toxin-mediated infection with the pathogenic bacteria. Patients with CDI are typically treated with antibiotics, which
not only kill the pathogenic C. difficile but also exhibit activity against the dominant colonic microbiota phyla. Incomplete
antibiotic eradication of C. difficile can result in recurrent CDIs. Transplantation of fecal microbiota from a healthy donor into
an individual with CDI can restore the healthy gut microbiota in the patient’s diseased colon, leading to resolution of
REVIEWS

38. Holmes et al, (2012) Science and Translational medicine

39. GRACIAS