Hjorth, M., Roager, H., Larsen, T. et al. La proporción microbiana de Prevotella a Bacteroides antes del tratamiento determina el éxito de la pérdida de grasa corporal durante una intervención de dieta controlada aleatoria de 6 meses. Int J Obes 42, 580–583 (2018). https://doi.org/10.1038/ijo.2017.220
Abstracto
Sobre la base de la abundancia de géneros bacterianos específicos, la microbiota intestinal humana puede dividirse en dos grupos relativamente estables que podrían desempeñar un papel en la nutrición personalizada. Estudiamos estos enterotipos simplificados como marcadores pronósticos para la pérdida exitosa de grasa corporal en dos dietas diferentes. Un total de 62 participantes con un aumento de la circunferencia de la cintura fueron asignados aleatoriamente para recibir una Nueva Dieta Nórdica ad libitum (NND) alta en fibra/granos integrales o una Dieta Danesa Promedio durante 26 semanas. Los participantes se agruparon en dos enterotipos discretos por su abundancia relativa de Prevotella spp. dividida por Bacteroides spp. (relación P/B) obtenida mediante análisis cuantitativo de PCR. Las modificaciones de los efectos dietéticos del grupo P/B previo al tratamiento se examinaron mediante modelos lineales mixtos. Entre los individuos con P/B alta, la NND dio lugar a una pérdida de grasa corporal 3,15 kg (intervalo de confianza [IC] del 95%: 1,55; 4,76, P<0,001) mayor en comparación con el TDA, mientras que no se observaron diferencias entre los individuos con P/B baja (0,88 kg [IC del 95%: −0,61; 2,37, P=0,25]). En consecuencia, se encontró una diferencia de 2,27 kg (IC 95%: 0,09; 4,45, p=0,041) en la respuesta a las dietas entre los dos grupos. En resumen, los sujetos con una alta relación P/B parecían más susceptibles a perder grasa corporal con dietas altas en fibra y granos enteros que los sujetos con una baja relación P/B.
Introducción
Se ha demostrado que la composición de la microbiota intestinal en roedores afecta a la eficacia de la obtención de energía de los piensos1 e influye en la secreción de hormonas gastrointestinales que afectan al apetito. 2 Por lo tanto, parece que la microbiota intestinal humana tiene el potencial de desempeñar un papel fundamental en la nutrición personalizada. 3, 4
La agrupación de la microbiota intestinal humana, denominada enterotipos, se describió por primera vez en 2011. 5 Se ha informado que el enterotipo impulsado por Bacteroides es predominante en individuos que consumen más proteínas y grasas animales (dieta occidental), mientras que el enterotipo impulsado por Prevotella parece predominante en sujetos que consumen más carbohidratos y fibra. 6, 7, 8 Dicho esto, se ha demostrado que el enterotipo de un individuo permanece bastante estable. 6, 7, 9 Un número limitado de estudios han relacionado los enterotipos microbianos con los marcadores de salud; 8, 9, 10 Sin embargo, el cambio de grasa corporal durante un ensayo clínico aleatorizado no es uno de ellos.
Por lo tanto, como un indicador de enterotipos, estudiamos la relación Prevotella-a-Bacteroides (P/B) antes del tratamiento como un marcador pronóstico para la pérdida exitosa de grasa corporal en dos dietas que difieren mucho en fibra dietética y contenido de granos integrales.
Materiales y métodos
En total, 181 participantes con aumento de la circunferencia de la cintura fueron asignados aleatoriamente para recibir una Nueva Dieta Nórdica ad libitum (NND) o una dieta de control durante 26 semanas, de los cuales un subgrupo de 62 sujetos fueron asignados al azar para recolectar muestras fecales. La composición de macronutrientes de la NND se basó en las recomendaciones nutricionales nórdicas, mientras que la dieta de control se diseñó para que coincidiera con la composición de macronutrientes de una dieta danesa media (TDA). 11 El NND es un enfoque de alimentos integrales que se caracteriza por ser muy alto en fibra dietética, granos integrales, frutas y verduras. 12 A ambos grupos, se les proporcionaron alimentos y bebidas de forma gratuita en una tienda de estudio durante todo el período de intervención. 12 Se extrajeron muestras de sangre en ayunas previas a la intervención, de donde se analizaron la glucosa y la insulina en ayunas. La talla se midió al inicio y el peso corporal se midió al azar y en las semanas 2, 4, 8, 12, 16, 20, 24 y 26. Además, se midió la circunferencia de la cintura y la masa grasa (utilizando DEXA) en la aleatorización, en las semanas 12 y 26. Se recogieron muestras fecales al inicio del estudio y se determinó la abundancia relativa de Prevotella spp. y Bacteroides spp. mediante PCR cuantitativa específica de género dirigida a las regiones del gen ribosómico 16S bacteriano como se describió anteriormente. 9 Como informaron previamente Roager et al.,9 esto dio lugar a una clara separación bimodal de los sujetos basada en la relación logarítmica entre Prevotella spp. y Bacteroides spp., en los siguientes P/B designados bajos (<0,01) o altos P/B (>0,01). En ocho muestras, Prevotella spp. estaba por debajo del límite de detección y se clasificaron como P/B bajo en el análisis principal y se excluyeron en un análisis de sensibilidad. Independientemente del estado de aleatorización, después de la finalización de las primeras 26 semanas, se instruyó a todos los participantes para que siguieran el NND durante un año adicional (peso medido después de 52 y 78 semanas) sin ninguna provisión de alimentos13 para investigar las dietas en un entorno de la vida real. El estudio fue aprobado por el comité de ética de la Región Capital de Dinamarca (referencia H-3-2010-058) y registrado en clinicaltrials.gov como NCT01195610.
Estadística
Las características basales se resumieron en media± de.s., mediana (rango intercuartílico) o proporciones (%) y las diferencias entre los grupos P/B, así como entre los grupos dietéticos, se probaron mediante una prueba paramétrica (algunas variables transformadas antes del análisis) o no paramétrica de dos muestras o la prueba χ2 de Pearson.
Las diferencias en el cambio de grasa corporal (así como el peso y la circunferencia de la cintura) desde el inicio entre los grupos P/B en las dos dietas se analizaron mediante modelos lineales mixtos utilizando todas las medidas disponibles. Los modelos lineales mixtos incluyeron la interacción tripartita entre la dieta × el tiempo × los estratos del grupo P/B, así como todas las interacciones bidireccionales anidadas y los efectos principales, y comprendieron efectos fijos adicionales que incluían la edad, el sexo, el IMC basal, la glucosa en ayunas basal y la insulina, así como los efectos aleatorios para los sujetos. Los resultados se muestran como un cambio medio desde el inicio con un intervalo de confianza (IC) del 95%. El nivel de significancia se fijó en P<0.05 y los análisis estadísticos se realizaron con el STATA/SE 14.1 (Houston, TX, USA).
Resultados
El NND en comparación con el TDA fue mayor en fibra dietética (43,3 vs 28,6 g/10MJ), mayor en proteína (18,1 vs 16,4%), menor en grasa (30,4 vs 33,8%) (todos P<0,001) sin diferir en carbohidratos disponibles (46,4 vs 45,3%; P=0,081).
No se encontraron diferencias en las características basales entre los individuos caracterizados como P/B alta y baja (todos P⩾0,09) (Tabla 1). Entre los individuos con una alta relación P/B, la dieta NND resultó en una pérdida de grasa corporal 3,15 kg (IC 95%: 1,55; 4,76, P<0,001) mayor en comparación con el TDA después de 26 semanas, mientras que no se observó ninguna diferencia en la pérdida de grasa corporal entre NND y TDA entre los individuos con P/B baja (0,88 kg (IC 95%: −0,61; 2,37, p=0,25)). En consecuencia, se encontró una diferencia de 2,27 kg (IC 95%: 0,09; 4,45, p=0,041) en la respuesta a las dietas entre los grupos P/B, que provino de la diferencia en la respuesta a NND (p=0,04) y no a TDA (p=0,41) entre los grupos P/B (Tabla 2). Se encontraron diferencias similares en la respuesta a las dietas para la circunferencia de la cintura (3,95 cm [IC 95%: 0,34; 7,55, p=0,032]) y fueron significativas en el límite para el peso corporal (2,33 kg [IC 95%: −0,15; 4,80, p=0,065]) (Tabla 2). El análisis de sensibilidad reveló mayores diferencias (Tabla 2).
Tabla 1 Características basales de las poblaciones de estudio estratificadas por enterotipo (n=62)
| Alto Grupo P/B (n=28) | Bajo Grupo P/B (n=34) | Valor p | |
|---|---|---|---|
| Edad (año) | 41.9 (30.4; 56.7) | 47.5 (33; 55.6) | 0.33 |
| Género (%femenino/masculino) | 64.3/35.7 | 69.2/30.8 | 0.70 |
| Peso corporal (kg) | 91.6±17.6 | 84.8±16 | 0.12 |
| Índice de masa corporal (kg m−2) | 31.0±4.7 | 29.0±4.4 | 0.09 |
| Grasa corporal (%) | 40.5±6.4 | 38.9±7.1 | 0.36 |
| Glucosa en ayunas (mmol l−1) | 5.34±0.51 | 5.19±0.40 | 0.20 |
| Insulina en ayunas (pmol l−1) | 54.5 (41; 78) | 47.5 (35; 74) | 0.14 |
| Prevotella spp. (abundancia relativa) | 0.016 (0.008; 0.063) | 0.00002 (0.000003; 0.00005) | <0,001A |
| Bacteroides (abundancia relativa) | 0.07 (0.05; 0.11) | 0.17 (0.10; 0.26) | <0,001A |
| Proporción de Prevotella a Bacteroides | 0.28 (0.11; 7.50) | 0.00007 (0.00001; 0.00026) |
- Abreviatura: P/B, Prevotella-a-Bacteroides.
- unUtilizando la prueba no paramétrica de suma de rangos de Wilcoxon de dos muestras (Mann-Whitney).
- Los datos se presentan como media± d.s., mediana (rango intercuartílico) o proporciones (%) y las diferencias entre enterotipos se probaron mediante una prueba t de dos muestras (variables posiblemente transformadas antes del análisis) o la prueba χ2 de Pearson.
Tabla 2 Cambios en la grasa corporal, el peso corporal y la circunferencia de la cintura después de 26 semanas de NND y TDA entre los grupos de P/B alto y P/B bajo
| Alto Grupo P/B | Bajo Grupo P/B | Pa | Pb | Pc | Pd | Δ(NND-ADD) en alta P/B −Δ(NND-ADD) en P/B baja | Pe | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Todas las asignaturas | NND (n=15) | SUMA (n=13) | NND (n=21) | SUMA (n=13) | ||||||
| ΔBody grasa (kg) | −4,97 (−6,06; −3,88) | −1,82 (−3,01; −0,63) | −3,41 (−4,35; −2,48) | −2,53 (−3,69; −1,37) | <0,001 | 0.25 | 0.04 | 0.41 | −2,27 (−4,45; −0,09) | 0.041 |
| ΔWocho (kg) | −4,58 (−5,82; −3,34) | −1,09 (−2,43; 0,25) | −3,27 (−4,33; −2,22) | −2,11 (−3,43; −0,79) | <0,001 | 0.18 | 0.12 | 0.29 | −2,33 (−4,80; 0,15) | 0.065 |
| ΔWC (cm) | −5,19 (−6,99; −3,38) | −0,44 (−2,41; 1,52) | −3,09 (−4,64; −1,55) | −2,29 (−4,22; −0,37) | <0,001 | 0.53 | 0.09 | 0.19 | −3,95 (−7,55; −0,34) | 0.032 |
| Sensibilidad f | NND (n=15) | SUMA (n=13) | NND (n=16) | SUMA (n=10) | ||||||
| ΔBody grasa (kg) | −4,96 (−5,95; −3,97) | −1,79 (−2,87; −0,71) | −2,94 (−3,93; −1,94) | −2,71 (−3,92; −1,50) | <0,001 | 0.78 | 0.01 | 0.27 | −2,94 (−5,05; −0,85) | 0.006 |
| ΔWocho (kg) | −4,57 (−5,70; −3,45) | −1,07 (−2,29; 0,15) | −2,52 (−3,64; −1,40) | −2,56 (−3,93; −1,18) | <0,001 | 0.97 | 0.01 | 0.12 | −3,53 (−5,92; −1,15) | 0.004 |
| ΔWC (cm) | −5,14 (−6,91; −3,36) | −0,54 (−2,47; 1,39) | −2,29 (−4,07; −0,52) | −3,60 (−5,76; −1,43) | <0,001 | 0.36 | 0.03 | 0.04 | −5,90 (−9,65; −2,14) | 0.002 |
- Abreviaturas: ADD, dieta danesa media; NND, Nueva Dieta Nórdica; P/B: Prevotella a Bacteroides; WC, Circunferencia de la cintura.
- Los datos se presentan como la grasa corporal media estimada, el peso corporal y el cambio de la circunferencia de la cintura desde el inicio y los intervalos de confianza del 95% para cada combinación de la interacción entre la dieta y los estratos P/B después de 26 semanas en los modelos lineales mixtos, que se ajustaron adicionalmente por edad, sexo, IMC basal, glucosa en ayunas e insulina, así como efectos aleatorios para los sujetos.
- un valor P que representa la diferencia en la respuesta dietética dentro del grupo de P/B alto.
- b Valor P que representa la diferencia en la respuesta dietética dentro del grupo de baja P/B.
- c Valor P que representa la diferencia en la respuesta a NND entre los grupos P/B.
- d Valor P que representa la diferencia en respuesta a ADD entre los grupos P/B.
- e Valor P que representa la siguiente comparación por pares mediante pruebas t post hoc: Δ(NND-ADD) entre los sujetos con P/B−Δ(NND-ADD) altos entre los sujetos con P/B baja.
- fLos análisis de sensibilidad excluyeron a los ocho sujetos con Prevotella spp. por debajo del límite de detección.
Durante el período de seguimiento de 1 año, los sujetos con una relación P/B alta que cambió de TDA a NND recomendada mantuvieron su peso (−1,23 (IC 95%: −2,81; 0,36, n=9, P=0,13)), mientras que los sujetos con una relación P/B baja que cambió de TDA a NND recomendada recuperaron 2,76 kg (IC 95%: 1,27; 4,24, n=11, P<0,001). En consecuencia, se encontró una diferencia de 3,99 kg (IC 95%: 1,82; 6,15, P<0,001) en la respuesta a la NND entre los grupos P/B durante el seguimiento de 1 año. Esta diferencia fue de 5,41 kg (IC 95%: 3,12; 7,69, P<0,001) en el análisis de sensibilidad.
Discusión
Identificamos la relación P/B antes del tratamiento como un biomarcador importante asociado con la pérdida de grasa corporal en sujetos que consumen una dieta ad libitum rica en fibra y granos integrales. Por lo tanto, los participantes con sobrepeso y obesidad con una alta relación P/B parecían responder mejor a la fibra y a los cereales integrales que los individuos con una baja relación P/B. Esto fue respaldado por hallazgos similares para la circunferencia de la cintura y el peso corporal.
Utilizando la muestra completa de 181 sujetos, hemos informado previamente que la diferencia total de pérdida de peso entre el NND y el TDA es de 3,2 kg. 12 Curiosamente, esta diferencia entre las dietas podría atribuirse principalmente a los sujetos con una alta relación P/B, y los aspectos promotores de la salud de la NND en términos de regulación del peso corporal, por lo tanto, parecen aplicarse principalmente en un subconjunto de la población.
Anteriormente, se había encontrado que el colesterol total basal era más alto (p = 0,08)9 y que el colesterol LDL era más bajo8 entre los enterotipos impulsados por Prevotella. Además, se ha encontrado que los enterotipos tienen un impacto diferencial en los perfiles de fermentación in vitro de ácidos grasos de cadena corta de los mismos sustratos de carbohidratos, y el enterotipo impulsado por Prevotella tiene una mayor producción total de ácidos grasos de cadena corta. 3 In vitro, se ha demostrado que algunos de estos ácidos grasos de cadena corta estimulan las secreciones de hormonas gastrointestinales que afectan el apetito. 2 Finalmente, en un estudio observacional de 1632 mujeres, la abundancia de Bacteroides spp. se asoció con el aumento de peso, mientras que se encontró que la ingesta de fibra dietética modifica en parte la asociación entre la diversidad del microbioma y el aumento de peso. 14
La distinción de los enterotipos como conglomerados discretos ha sido cuestionada recientemente por estudios que sugieren que la distribución de enterotipos es continua y que se puede enmascarar más información dentro de estos conglomerados de enterotipos. 15 y 16 A partir de nuestro análisis, no podemos determinar las especies bacterianas específicas responsables de los efectos dietéticos que observamos, sino que solo destacamos la abundancia relativa de Prevotella spp. (género) como importante en la clasificación de los perfiles de microbiota. Sin embargo, nuestro análisis de sensibilidad indica que los sujetos con Prevotella spp. por debajo del límite de detección se comportan de manera diferente a los sujetos en el grupo de baja relación P/B.
El aumento de la capacidad de respuesta del grupo de alto P/B a la NND, rico en frutas, verduras, fibras dietéticas y cereales integrales, está respaldado por estudios previos que muestran una asociación entre el enterotipo impulsado por Prevotella y una dieta basada en carbohidratos más típica de las sociedades agrarias. 6 Sin embargo, solo dos individuos cambiaron el grupo de relación P/B durante esta intervención dietética de 6 meses con NND o TDA,9 lo que es consistente con la literatura que indica que las comunidades microbianas intestinales son resistentes y difíciles de cambiar a través de intervenciones dietéticas6, 7, 9 a menos que se produzcan cambios extremos, como la eliminación completa de carbohidratos de la dieta, se introducen. 17
Los mecanismos implicados podrían ser la eficacia de la recolección de energía de diferentes alimentos,1 las diferencias en la capacidad de utilización de la fibra,3 la señalización del comportamiento intestino-cerebro18 y la secreción de hormonas gastrointestinales que afectan al apetito. 2, 10 Recientemente, se encontró que las mejoras inducidas por la fibra dietética en la glucosa en sangre y la insulina postprandial se asocian positivamente con la abundancia de Prevotella. 19 Por lo tanto, el reciente avance en la nutrición personalizada, que muestra la importancia de la glucosa y la insulina en ayunas antes del tratamiento para determinar la dieta óptima para el control del peso,20 también podría estar relacionado con los perfiles de la microbiota intestinal. Por lo tanto, se ajustaron para tener en cuenta una serie de posibles factores de confusión, como la glucosa en ayunas y la insulina. Sin embargo, independientemente de los mecanismos, la relación P/B puede servir como un biomarcador para predecir el éxito futuro de la pérdida de peso en dietas específicas.
En resumen, identificamos la relación P/B antes del tratamiento como un biomarcador importante asociado con el cambio de grasa corporal en la dieta en dietas altas en fibra ad libitum. Por lo tanto, los individuos con una alta relación P/B eran más susceptibles a la pérdida de grasa corporal con una dieta rica en fibra y cereales integrales en comparación con una dieta danesa promedio, mientras que no se observó ninguna diferencia en la pérdida de grasa corporal en individuos con una relación P/B baja.
