Los efectos de la nutrición en la salud

La exposición fetal a un exceso de glucosa, aminoácidos y lípidos maternos aumenta el riesgo de que los hijos padezcan enfermedades metabólicas. Los hijos de madres que padecen obesidad y/o diabetes mellitus gestacional (DMG) presentan alteraciones persistentes en su metaboloma, que suelen mostrar variaciones entre estos dos tipos de exposición.

Hasta la fecha, son pocos los estudios que han examinado a fondo estas diferencias de forma longitudinal. Para subsanar esta laguna en el conocimiento, Francis y sus colaboradores analizaron el metaboloma plasmático al nacer y a los 6 años de edad de los hijos que habían estado expuestos a: 1) obesidad materna, 2) diabetes mellitus gestacional, o 3) ambas¹. Se utilizaron modelos lineales mixtos y análisis de componentes principales para identificar los metabolitos asociados a la sobrealimentación y detectar diferencias en el perfil metabólico entre los grupos. Se asociaron 52 metabolitos a la sobrealimentación fetal, siendo la esfingomielina-manosa la que presentaba una asociación más fuerte con la obesidad en comparación con los otros dos grupos.

La exposición a la obesidad y a la diabetes gestacional se asoció con un mayor metabolismo del músculo esquelético y una mayor CMPF, lo cual se ha relacionado con la disfunción de las células beta y la posterior aparición de diabetes. En general, este estudio generador de hipótesis identificó diferencias sutiles en la huella metabólica de los hijos expuestos a diferentes tipos de sobrealimentación. Esta sutileza sugiere que la obesidad y la diabetes gestacional no son entidades separadas, sino más bien diferentes grados de gravedad dentro de un espectro metabólico, lo cual podría investigarse más a fondo en futuros estudios.

Los bebés prematuros cuentan con reservas mínimas de nutrientes, que son esenciales para el crecimiento, así como con un sistema gastrointestinal poco desarrollado que limita la absorción de nutrientes. La nutrición parenteral total (NPT), que administra nutrientes esenciales por vía intravenosa al torrente sanguíneo, es fundamental para la supervivencia de los bebés prematuros, pero conlleva efectos potencialmente adversos, como hiperglucemia, desequilibrio electrolítico y alteraciones del equilibrio ácido-base. El impacto global de la TPN en el metaboloma del lactante no está bien caracterizado, y disponer de este conocimiento podría resultar útil para optimizar el momento y la dosificación de las alimentaciones. En este estudio, Guardado y sus colaboradores realizaron un análisis metabolómico no dirigido en muestras de orina recogidas entre los 23 y los 30 días de vida de 314 lactantes nacidos antes de las 29 semanas de gestación².

El análisis de componentes principales reveló una separación metabólica entre los lactantes que recibían nutrición parenteral total (NPT) y aquellos que habían pasado a la alimentación enteral. En comparación con la NPT, la alimentación enteral se asoció con concentraciones más elevadas de aminoácidos esenciales, lípidos y vitaminas. La evolución temporal de las concentraciones de metabolitos relacionadas con la retirada de la NPT y el inicio de la alimentación enteral mostró cambios tanto rápidos como retardados en las concentraciones de estas sustancias bioquímicas. En conjunto, estos hallazgos confirman que la alimentación enteral es superior a la hora de favorecer el crecimiento y el desarrollo, respaldan la práctica clínica actual de pasar a un lactante a la alimentación enteral tan pronto como sea posible y constituyen un buen ejemplo de cómo la metabolómica puede mejorar nuestra comprensión de la intervención nutricional.

En este estudio, Brachem y sus colaboradores analizaron los metabolomas plasmáticos y urinarios de 228 adolescentes participantes, y se determinaron las asociaciones entre la dieta y el metaboloma mediante la proyección ortogonal a estructuras latentes y los bosques aleatorios³.

Se observaron un número limitado de asociaciones en la orina, mientras que no se encontraron asociaciones en la sangre. Las asociaciones observadas dependían del sexo. El hipurato o ácido hipúrico se asoció con un mayor consumo de verduras en la orina de los hombres. La indol-3-acetamida y la N6-metiladenosina se asociaron negativamente con el consumo de huevos en los hombres. Por último, el vanililmandelato se asoció negativamente con el consumo de carne procesada y de otro tipo en la orina de las mujeres. Estos hallazgos muestran que los metabolitos individuales pueden reflejar, en cierta medida, la ingesta habitual de alimentos, y serán necesarios estudios futuros para caracterizar más a fondo estas vías metabólicas y su asociación dispar entre ambos sexos.

Las intervenciones nutricionales y las comidas adaptadas médicamente constituyen uno de los estándares de atención para diversas enfermedades, entre ellas la diabetes tipo 2, las enfermedades cardiovasculares y la hipertensión. Recientemente, se ha propuesto la dieta cetogénica como una nueva estrategia terapéutica para retrasar el deterioro cognitivo en la enfermedad de Alzheimer (EA), debido a su capacidad para mejorar la función mitocondrial y la bioenergética cerebral, así como para reducir el estrés oxidativo. Actualmente se teoriza que la aparición de la EA puede comenzar con alteraciones en la microbiota intestinal, lo que conduce a una inflamación gastrointestinal y a la consiguiente desregulación de las señales entre el eje intestino-cerebro. Para caracterizar mejor la relación entre la dieta cetogénica (DC), la microbiota intestinal y el estado cognitivo en pacientes con EA, Dilmore y sus colaboradores evaluaron la microbiota intestinal y los metabolitos relacionados con el estado cognitivo tras una intervención controlada con DC, en comparación con una intervención con dieta baja en grasas⁴.

Se sometió a adultos prediabéticos, tanto con función cognitiva normal como con deterioro cognitivo leve, a una dieta baja en grasas de la Asociación Americana del Corazón o a la dieta cetogénica (KD) durante 6 semanas. Tras un periodo de lavado de 6 semanas, los grupos pasaron a la dieta alternativa. Se analizaron el microbioma y el metaboloma de cada participante mediante metagenómica de tipo «shotgun» y metabolómica no dirigida en muestras de heces recogidas en 5 momentos a lo largo del estudio. En la figura 1 se muestran las cepas microbianas, los alimentos y los metabolitos relacionados tanto con el estado cognitivo como con la dieta.

Figura 1. Cepas microbianas (izquierda), alimentos (centro) y metabolitos (derecha) relacionados con el estado cognitivo y la dieta. (A) Diagrama de dispersión de los logaritmos de las razones de abundancia diferencial según la dieta (eje x) y el estado cognitivo (eje y) para los microorganismos, con los 10 microorganismos y metabolitos más diferenciales resaltados en color en ambos ejes. (B) Gráfico de violín del logaritmo de la razón entre Alistepes sp. CAG: 514 y Bifidobacterium adolescentis en cuatro momentos diferentes del estudio. (C) Diagrama de dispersión de los logaritmos de las razones de abundancia diferencial según la dieta (eje x) y el estado cognitivo (eje y) para los microbios, con los 10 microbios y metabolitos más diferenciales en ambos ejes resaltados en color. (D) En los diagramas de dispersión mostrados en (A) y (C), cada esquina corresponde a una subpoblación diferente: la esquina superior derecha representa los microbios/metabolitos asociados a la MMKD y a la cognición normal; la esquina superior izquierda contiene los microbios/metabolitos correlacionados con la AHAD y la cognición normal; la esquina inferior izquierda muestra los microbios/metabolitos asociados a la AHAD y al DCL; y la esquina inferior derecha corresponde a los microbios/metabolitos correlacionados con la MMKD y el DCL. Estos análisis nos permitieron examinar los cambios microbianos y metabólicos que estaban modulados tanto por la dieta como por el estado cognitivo.

La proporción entre Alistipes sp. CAG:514 y Bifidobacterium adolescentis fue significativamente diferente entre las personas con deterioro cognitivo leve y las personas sin deterioro cognitivo, pero solo tras seguir la dieta baja en grasas de la Asociación Americana del Corazón. Este hallazgo resultó interesante, ya que se sabe que las cepas microbianas similares a Alistipes sp. CAG:514 producen GABA. Al seguir la dieta cetogénica (KD), las personas con deterioro cognitivo leve presentaban niveles más bajos de microbios intestinales productores de GABA y niveles más altos de microbios reguladores del GABA. Se ha demostrado que el GABA desempeña un papel multifacético dentro del eje intestino-cerebro. En el intestino, regula las poblaciones microbianas y envía señales a través del tracto gastrointestinal que influyen en la motilidad y la inflamación, y puede afectar a los niveles de GABA en otros órganos, incluido el cerebro. En general, estos resultados sugieren que la intervención dietética puede alterar el microbioma y las moléculas de señalización y de efectos posteriores, y que las personas con deterioro cognitivo leve responden de forma diferente a las personas sin deterioro cognitivo a las intervenciones que afectan al microbioma.