Sus funciones varían desde ayudar a fermentar la fibra dietética de nuestra comida hasta sintetizar vitaminas y regular nuestro metabolismo de las grasas.

Nuestra flora intestinal también ayuda a protegernos de invasores no deseados, interactuando con nuestro sistema inmunológico e influyendo en el grado de inflamación que sufren nuestros intestinos u otras partes de nuestro cuerpo.

Se ha observado una menor diversidad de estos residentes intestinales en pacientes que padecen obesidad, enfermedades cardiometabólicas y enfermedades autoinmunes.

Ciertas enfermedades se han asociado con demasiadas o muy pocas especies particulares de bacterias en nuestro intestino.

Tener niveles bajos de una de las bacterias más abundantes en los intestinos de los adultos sanos, llamada Faecalibacterium prausnitzii, se ha asociado con enfermedades inflamatorias.

Numerosos factores, incluidos nuestros genes, los tipos de medicamentos que tomamos, el estrés al que nos enfrentamos, si fumamos y lo que comemos, pueden interactuar para alterar el equilibrio de los microorganismos en nuestro intestino.

La composición de esta comunidad interna, conocida como microbiota, es muy dinámica.

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Pero así como simples elecciones de estilo de vida pueden alterar nuestros microbios intestinales, también podemos tomar decisiones que los ayuden a prosperar de una manera más saludable.

Llevar una dieta diversa que contenga más de 30 alimentos vegetales diferentes por semana puede ayudar. Una buena noche de sueño y niveles más bajos de estrés también pueden ser beneficiosos.

Sorprendentemente, pasar tiempo en la naturaleza también podría tener un efecto positivo.

Sin embargo, quizás sea aún más sorprendente que el ejercicio también pueda influir en nuestras bacterias intestinales.

Microbios “en forma”

Todos sabemos cuán beneficioso es el ejercicio para nuestra salud física y mental, pero ¿podría un trote después del trabajo ser justo lo que necesitamos para mantener nuestros microbios intestinales en forma?

“El ejercicio parece estar afectando a nuestros microbios intestinales, al aumentar las comunidades bacterianas que producen ácidos grasos de cadena corta”, dice Jeffrey Woods, profesor de kinesiología y salud comunitaria en la Universidad de Illinois, quien estudia los efectos de ejercicio en el cuerpo humano.

“Los ácidos grasos de cadena corta son un tipo de ácidos grasos producidos principalmente por microbios y se ha demostrado que modifican nuestro metabolismo, inmunidad y otros procesos fisiológicos”, agrega Jacob Allen, profesor asistente de fisiología del ejercicio en la Universidad de Illionis que trabaja junto a Woods.

En los últimos 10 años, investigaciones tanto con animales como con humanos han ayudado a revelar cuán poderoso es este vínculo entre el ejercicio y los cambios en la comunidad microbiana intestinal.

Se descubrió, por ejemplo, que los ratones a los que se les permitía correr en una rueda cuando querían, tenían cantidades significativamente más bajas de una bacteria llamada Turicibacter, cuya presencia se asocia con un mayor riesgo de enfermedad intestinal, dicen Woods y Allen, quienes dirigieron el estudio.

Los ratones que eran sedentarios o a los que se les daba un empujón suave para alentarlos a correr tenían cantidades mucho más altas de estas bacterias. (Se cree que obligar a los ratones a correr les provocó un estrés crónico que contrarrestaba los beneficios del ejercicio).

Los investigadores han descubierto que el ejercicio también parece conducir a niveles más altos de un ácido graso de cadena corta en particular llamado butirato, que es producido por bacterias en el intestino a través de la fermentación de la fibra y se ha relacionado con numerosos beneficios para la salud.

El butirato es el principal combustible para nuestras células intestinales, ayuda a controlar la barrera intestinal y regula la inflamación y las células inmunitarias dentro de nuestro intestino.

En 2018, investigadores en EE.UU. también descubrieron que si trasplantaban los microbios intestinales de ratones ejercitados a ratones libres de gérmenes, se reducía la cantidad de inflamación en los intestinos de los ratones que recibieron los microbios.

Pero si bien estos estudios en animales brindan algunas pistas sobre cómo el ejercicio puede alterar el equilibrio de los microbios intestinales para mejor, no somos ratones.

Entonces, ¿qué nos dicen los estudios en humanos?

No hay escasez de estudios que muestren que hacer ejercicio moderado a vigoroso, como correr, andar en bicicleta y entrenar puede aumentar potencialmente la diversidad de bacterias en los intestinos, lo que se ha relacionado con una mejor salud física y mental.

Hacer ejercicios aeróbicos durante solo entre 18 y 32 minutos, junto con entrenamiento de resistencia tres veces a la semana, durante un total de ocho semanas, podría marcar la diferencia.

Los atletas también tienden a tener una mayor diversidad microbiana intestinal en comparación con las personas sedentarias, aunque algo de esto podría deberse a las dietas especializadas que los competidores suelen tener.

Pero varios estudios han demostrado que la combinación de ejercicio y dieta puede aumentar el número de Faecalibacterium prausnitzii y la producción de butirato en mujeres activas, a menudo con una función intestinal mejorada.

Las personas con niveles bajos de este tipo de bacterias parecen tener más riesgo de sufrir enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad y depresión.

Los estudios realizados por Woods y Allen han destacado que correr durante 30 a 60 minutos puede tener un impacto en la abundancia de bacterias productoras de butirato, como Faecalibacterium, en el intestino.

En un estudio que involucró a 20 mujeres y 12 hombres con varios índices de masa corporal (IMC), Woods y sus colegas se propusieron determinar si hacer ejercicio aeróbico durante seis semanas puede cambiar los microbios intestinales en adultos humanos previamente sedentarios.

Pidieron a los participantes que hicieran tres sesiones de ejercicio aeróbico de intensidad moderada a vigorosa a la semana, ya sea corriendo en una caminadora o montando bicicleta durante 30 a 60 minutos.

Se recolectaron muestras de heces y sangre durante todo el estudio, con controles dietéticos para limitar los cambios causados por la dieta en los microbios intestinales.

Sus hallazgos mostraron que los “productores de butirato” aumentaron en abundancia con el entrenamiento físico, independientemente del índice de masa corporal.

Junto con el cambio en la comunidad de microbios, los participantes delgados mostraron un aumento en los ácidos grasos de cadena corta, como el butirato, en sus muestras de heces.

Curiosamente, cuando los que participaron en el estudio volvieron a su estilo de vida sedentario durante las siguientes seis semanas, los investigadores encontraron que los microbios intestinales de los participantes volvieron a su estado inicial.

Sugiere que, si bien el ejercicio puede mejorar la salud de la comunidad microbiana en nuestros intestinos, estos cambios son transitorios y reversibles.

Otro pequeño estudio, publicado en 2019 por un equipo dirigido por Jarna Hannukainen, de la Universidad de Turku en Finlandia, notó cambios más específicos en los microorganismos en los intestinos de 18 participantes sedentarios que habían sido diagnosticados con diabetes tipo 2 o prediabetes.

Los participantes realizaron entrenamiento de alta intensidad en intervalos o entrenamiento continuo moderado (40-60 minutos de ciclismo), tres veces por semana durante dos semanas.

Los investigadores notaron que ambos modos de entrenamiento aumentaron las Bacteroidetes, un grupo crítico de bacterias intestinales que desempeñan un papel en la descomposición de azúcares y proteínas e inducen al sistema inmunitario a producir moléculas antiinflamatorias dentro del intestino.

Los niveles reducidos de estas bacterias se han asociado con la obesidad y el síndrome del intestino irritable.

Hannukainen y su equipo también observaron niveles significativamente más bajos de moléculas que indican inflamación en la sangre y los intestinos en los participantes que habían estado haciendo ejercicio.

Los investigadores afirman que su trabajo también ha demostrado que el ejercicio reduce específicamente las bacterias intestinales que se han asociado con la obesidad.

El vínculo

Todavía no está claro exactamente cómo el ejercicio conduce a cambios en la comunidad de microorganismos que viven en nuestros intestinos, aunque existen varias teorías, dice Woods.

“El lactato se produce cuando hacemos ejercicio y esto podría estar sirviendo como combustible para ciertas especies bacterianas”, dice.

Otro mecanismo potencial, explica, podría ser a través de alteraciones inducidas por el ejercicio en el sistema inmunitario, especialmente en el sistema inmunitario intestinal, ya que nuestros microbios intestinales están en contacto directo con las células inmunitarias del intestino.

El ejercicio también provoca cambios en el flujo de sangre al intestino, lo que podría afectar las células que recubren la pared intestinal y, a su vez, provocar cambios microbianos.

Los cambios hormonales causados por el ejercicio también podrían causar cambios en las bacterias intestinales. Pero ninguno de estos posibles mecanismos “ha sido definitivamente probado”, dice Woods.

Todavía hay mucho más que podemos aprender acerca de cómo nuestra actividad física afecta a las criaturas que viven dentro de nuestros intestinos, por ejemplo, cómo los diferentes tipos de ejercicio y su duración pueden alterar la comunidad microbiana.

También puede diferir de un individuo a otro, según sus residentes intestinales existentes, así como el IMC y otros factores de estilo de vida, como su dieta, niveles de estrés y sueño.

Pero a medida que los científicos continúan descubriendo más secretos ocultos dentro de nuestro tracto gastrointestinal, podemos encontrar nuevas formas de mejorar nuestra salud a través de las bulliciosas y diversas comunidades de organismos que nos llaman su hogar.

También con una disfunción de la comunidad de microorganismos instalada en nuestro tracto digestivo (microbiota intestinal): obesidad, diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares, cánceres, enfermedades psicológicas y digestivas. Estas asociaciones, observadas por científicos de disciplinas diferentes pero complementarias, nos llevan a preguntarnos acerca de los vínculos que se han forjado, a lo largo de la evolución, entre los factores abióticos (las características de nuestros alimentos) y los bióticos (microorganismos) del ecosistema intestinal humano.

Si la alimentación tiene un impacto en nuestra salud, en parte es porque afecta a la diversidad de la microbiota intestinal y a sus actividades. También es importante tener una dieta variada, rica en frutas, verduras y otros productos vegetales cuyo contenido nutricional debe ser lo más parecido posible al de antes de su recolección.

¿Cuáles son los nutrientes de los vegetales? Su pared forma una compleja red compuesta principalmente de polímeros de carbohidratos (hasta un 90 % de celulosa, hemicelulosa, pectinas), pero también de polímeros no carbohidratos (lignina, proteínas, lípidos), minerales y diversas sustancias que varían dependiendo de la especie. Es en los primeros donde se concentra gran parte de la energía procedente de la fotosíntesis.

La cohesión entre los componentes de la pared está garantizada por enlaces químicos cuya complejidad aún no está del todo clara. Sin embargo, se sabe que está formada por una agrupación de microfibrillas de celulosa, que se insertan en una matriz de hemicelulosa y pectina.

La pared también contiene lignina: esta aumenta su rigidez y le da una gran resistencia mecánica y química. Finalmente, dependiendo de la especie, se observa una mineralización (sílice, calcio) o una gelificación (gomas, mucílagos) de las paredes, por acumulación de sustancias que se depositan por incrustación o adcrustación (ceras, suberinas, cutina, esporopolenina).

La matriz vegetal, alimento de la microbiota

La celulosa es un homopolímero lineal constituido por unidades de D-glucosa. El grado de polimerización está comprendido entre 250 y 15 000, y el ensamblaje en paralelo de 16 a 18 cadenas de celulosa constituye una microfibrilla. Cada microfibrilla presenta zonas cristalizadas, bien estructuradas, y otras regiones llamadas amorfas donde las cadenas no están bien ordenadas. En cuanto a las fibras, son estructuras de macrofibrillas formadas por la asociación de microfibrillas.

La hemicelulosa, por otro lado, es un heteropolímero. Se une a las microfibrillas de celulosa, en las que puede estar atrapada, mediante puentes de hidrógeno. Su estructura se caracteriza por una cadena lineal principal de glucosa, manosa o xilosa. La mayoría de las cadenas principales están conectadas y contienen pentosas, hexosas y ácidos urónicos. Dependiendo de su estructura primaria, se dividen en cuatro grupos: xiloglucanos (xilanos y arabinoxilanos), manoglucanos (glucomananos y galactomananos), β-glucanos y xiloglucanos, cuya proporción varía según la especie vegetal y el tejido biológico.

La pectina, otro compuesto esencial en la pared de la planta, es rica en ácido galacturónico (70 % de la molécula). Se pueden encontrar hasta diecisiete monosacáridos diferentes, con más de veinte tipos de enlaces. Además, puede estar fuertemente esterificada por grupos metilo y acetilo: existen, por tanto, pectinas altamente metiladas (DM > 50 %) y poco metiladas (DM < 50 %).

Por último, los polímeros pécticos se clasifican en tres grupos: homogalacturonanos (HG), ramnogalacturonanos I (RGI) y ramnogalacturonanos II (RGII), aunque pueden sustituirse, en raras ocasiones, por otros galacturonanos (xilogalacturonanos y apiogalacturonanos).

Más tratamientos, menos fibra

Los tratamientos tecnológicos —como el refinado de granos o el prensado de frutas- reducen el contenido de fibra de los productos vegetales. En los alimentos ultraprocesados, que a menudo consisten en recombinaciones de ingredientes purificados junto con aditivos, el contenido se reduce considerablemente.

Se calcula que los franceses ingieren unos 20 g de fibra al día, cuando lo recomendable es consumir unos 30 g. Cabe señalar que, tomada en forma de suplementos dietéticos, la fibra no tiene la complejidad estructural ni, por tanto, la riqueza de los productos naturales. La ingesta de fibra es insuficiente con respecto a las necesidades de nuestra microbiota intestinal.

No obstante, esta microbiota desempeña numerosas funciones esenciales.

En los humanos, como en el resto de los animales, se caracteriza por su gran diversidad (hay varios cientos de especies pertenecientes a Archaea y Bacteria, pero también virus de bacterias). Es, además, responsable de las funciones básicas que solo los microorganismos pueden realizar, como la digestión de los principales componentes de las plantas y la síntesis de vitaminas, pero también de la producción de varios metabolitos, como el butirato, que constituye una fuente de energía para las células del epitelio intestinal y cuyo papel protector contra el cáncer de colon está bien estudiado.

Un trabajo en cadena para digerir la fibra

La microbiota intestinal no se distribuye uniformemente a lo largo del tracto digestivo. De hecho, su concentración y diversidad son máximas (10 mil millones de células por mililitro de contenido) en el colon, y ahí es donde se digieren las fibras vegetales aportadas por las frutas y verduras. En el intestino delgado, la comunidad microbiana es mucho menos abundante, y participa principalmente en el desarrollo y la estimulación de nuestro sistema inmunológico.

Debemos destacar que la digestión de la fibra vegetal solo es procesada por microorganismos. Porque, excepto estos últimos, todos los seres vivos, incluido el ser humano, carecemos de las enzimas que llevan a cabo la degradación de los diversos polímeros que la componen, es decir, celulosa, hemicelulosa y pectinas.

El proceso es complejo. En él intervienen varios grupos microbianos, organizados en cadena trófica para contrarrestar la gran especialización de los microorganismos. Esta cadena asegura la circulación de la materia (y, por tanto, de la energía bioquímica) entre los diversos componentes del ecosistema, asegurando su cohesión y estabilidad, y se lleva a cabo en varias etapas.

En la primera, los microorganismos hidrolíticos (fibrolíticos) degradan los poliholósidos de las paredes vegetales y liberan moléculas fermentables simples, principalmente numerosos fragmentos osídicos. A continuación, con la ayuda de otras bacterias, que componen el segundo eslabón de la cadena alimentaria, estas especies hidrolíticas utilizan los compuestos solubles como fuentes de energía para la fermentación. Estos procesos generan ácidos grasos de cadena corta (AGCC), metabolitos intermedios (ácidos láctico, succínico y fórmico) y gases (H2 y CO2).

Mientras que los primeros son fuentes conocidas de energía para los seres humanos, los segundos son consumidos rápidamente por las bacterias. El hidrógeno es utilizado por los microorganismos hidrogenotróficos, que constituyen el tercer eslabón de la cadena. Finalmente, dependiendo de cada individuo, encontramos arqueas que reducen el CO2 en metano, bacterias que crean acetato, y otros microorganismos que producen sulfuro de hidrógeno.

¿Por qué es importante la diversidad microbiana?

La respuesta radica principalmente en la multitud de funciones que debe realizar la microbiota para degradar y fermentar los alimentos. Pero también debemos tener en cuenta las otras funciones que desempeña, igualmente cruciales para nuestra nutrición y nuestra salud: estimulación del sistema inmunológico, producción de vitaminas, producción de metabolitos esenciales para nuestro sistema cardiovascular y nuestro cerebro. En definitiva, las diferentes comunidades microbianas están muy especializadas en las funciones que desarrollan.

Dentro de cada grupo funcional, las especies ocupan nichos ecológicos que varían dependiendo de ciertos parámetros. En primer lugar, en función de las características fisiológicas: afinidad por el sustrato, eficiencia energética, energía de mantenimiento, capacidad de adhesión del sustrato, resistencia a la acidez, respuesta a los gradientes de concentración de sustrato, etc. A continuación, dependiendo de la naturaleza de las muchas interacciones que las especies han forjado entre ellas: competencia, sinergia, transferencia de hidrógeno, complementariedad nutricional.

La complejidad de las estructuras vegetales, su gran heterogeneidad, sus propiedades, la diversidad de los enlaces químicos, tanto dentro de los polímeros como entre ellos, o incluso la propia diversidad de los compuestos de los tejidos vegetales requieren por parte de los microorganismos una amplia variedad de estrategias y mecanismos perfectamente adaptados: adherencia a las fibras, debilitamiento y deconstrucción de tejidos, y multiplicidad y complementariedad de las enzimas hidrolíticas.

Estos mecanismos, que difieren de una especie a otra, son complementarios. Se basan en una organización espacial, funcional y metabólica de las especies microbianas, con innumerables nichos ecológicos correspondiente cada uno de ellos a un biotipo microbiano específico.

¿Cuál es el impacto de los alimentos ultraprocesados?

Por su naturaleza, presentación, cantidades y frecuencia con la que se ingiere, todo alimento tiene necesariamente un impacto en el equilibrio de la microbiota intestinal. De él depende el suministro de nutrientes y energía a la comunidad de microorganismos. Al ser degradado y fermentado, actúa sobre los parámetros fisicoquímicos del medio, los cuales, a su vez, condicionan todo el equilibrio de las poblaciones de microbios.

Desde este punto de vista, un alimento ultraprocesado no tiene las mismas propiedades que un producto natural. Si bien puede tener una composición de macronutrientes equivalente, a menudo carece del efecto «matriz». Además, dado que las interacciones entre sus compuestos y su contenido en fibra no son los mismos, no ofrece un número tan elevado de nichos ecológicos. Esto alterará el flujo de energía en el ecosistema. Como resultado, la naturaleza y la concentración de metabolitos formados por bacterias será diferente (por ejemplo, con menos AGCC). Por último, al igual que los edulcorantes y emulsionantes, algunos aditivos pueden alterar el equilibrio microbiano.

Se sabe que la microbiota de los grandes simios (gorilas, bonobos, chimpancés) es mucho más variada que la de los humanos. También es rica en Fibrobacter, un género bacteriano fuertemente involucrado en la degradación de los poliholósidos vegetales, mientras que la microbiota humana puede contener muchos Bacteroides, bacterias implicadas en la digestión de proteínas y grasas. Estas diferencias pueden explicarse por los cambios en la dieta, pues los grandes simios se alimentan principalmente de alimentos vegetales naturales. En cuanto a la disminución de la diversidad, es más pronunciada en los países altamente industrializados, especialmente en los Estados Unidos, donde la proporción de productos ultraprocesados en la alimentación es mayor que en Europa o Asia.

En general, a lo largo de la evolución, los seres humanos han reducido su capacidad para digerir compuestos vegetales. La consiguiente pérdida de diversidad en la microbiota intestinal disminuye la resistencia a los problemas alimentarios o ambientales, haciéndola más vulnerable.

Como acabamos de mencionar en este artículo, existe por tanto un fuerte vínculo entre las características de nuestros alimentos y nuestra microbiota intestinal. Por los metabolitos que produce al descomponer lo que comemos, esta colonia de microbios afecta directamente a nuestra nutrición. Pero su funcionamiento depende de la naturaleza y de las propiedades de los alimentos, y especialmente de su matriz fibrosa.

Tal hallazgo, consensuado entre los microbiólogos, da fuerza al discurso de los nutricionistas: estos recomiendan la ingesta de productos vegetales poco procesados y muy variados (la regla de las 3 V) con el fin de aportar una gran cantidad de diferentes fibras a la microbiota, en una forma de matriz preservada.

Pero, por supuesto, existen otros parámetros que pueden alterar el funcionamiento de la microbiota como terapia antibiótica y estrés. Por lo tanto, debemos evitar que sus efectos se acumulen o, peor aún, que actúen en sinergia. Una visión holística de las cuestiones alimentarias (el efecto «matriz» de los alimentos, los modos de producción y de consumo), el estilo de vida y la salud es, ahora más que nunca, algo indispensable.

Anthony Fardet, Chargé de recherche, UMR 1019 – Unité de Nutrition humaine, Université de Clermont-Auvergne, Inrae y Gérard Fonty, Directeur de recherche émérite, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.