“MICROBIOTA INTESTINAL

Y OBESIDAD”

Dra. Ana Isabel Burguete

García Unidad de Epidemiología

Genética

Obesidad

• Se define como el exceso de grasa corporal, visible y

cuantificable, producido como consecuencia de un incremento

de la ingesta energética y un gasto energético disminuido.

• Se caracteriza por un grupo de desordenes metabólicos e

inflamación de bajo grado.

OMS. http://www.who.int/dietphysicalactivity/childhood/es/ IOTF http://www.iaso.org/resources/world-map-obesity/?map=children

Clasificación IMC

(Infantil)

OMS/CDC

Clasificación Percentil

Normal 15 al 85

Sobrepeso >85

Obesidad >95

La obesidad es una enfermedad crónica, que provoca efectos

negativos en la salud.

Sanz Y, et al. 2009

Valores Limites del IMC (Kg/m2 ) ADULTOS

Peso insuficiente < 18,5

Normopeso 18,5 – 24,9

Sobrepeso grado I 25 – 26,9

Sobrepeso grado II (preobesidad)

27 – 29,9

Obesidad tipo I 30 – 34,9

Obesidad tipo II 35 – 39,9

Obesidad tipo III (mórbida) 40 – 49,9

World Health Organization. Nota descriptiva N° 311. Obesidad y Sobrepeso. Mayo 2012.

Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2012.

18.4% en 1999

33.2% en 2006,

35% en 2012

12 a 19 años: uno

de cada 5

sobrepeso , 1 de

cada 10 obesidad

5 a 11 años:

Mas de 5

millones de

obesidad y

sobrepeso

Epidemiología nacional

Prevalencia

11,990,001

En la obesidad participan dos grandes factores:

Tres grandes genomas:

a.- Cromosómico

b.- Mitocondrial

1.- El genético

2.- Ambiental: Ingesta de alimentos con alta densidad energética – Consumo de

bebidas con alto aporte calórico – Bajo consumo de frutas,

verduras, granos enteros, leguminosas y agua – Baja actividad

física

c.- Microbioma

1.- Regulación del apetito:

NPY, LEP, POMC

2.- Termogénesis: ADRB3,

ADRB2, UCPs,

3.- Metabolismo de lípidos:

PPARg, ADIPO, ADIPOR

4.- Inflamación (lipotoxicidad):

IL-6, TNF, IL-10)

Microbiota intestinal

MICROBIOTA INTESTINAL

La microbiota humana consiste en al redor

de 10 a 100 billones de microorganismos,

representando al menos 10 veces más el

número de células humanas.

Su microbioma codifica a un conjunto de

genes que representan en promedio 100

veces más el genoma humano. 99%

bacteriano, 1% humano

La microbiota y su microbioma nos proveen

de importantes funciones biológicas y

metabólicas que no pueden ser realizadas

por el metabolismo humano.

Turnbaugh P, et al. 2007.

Sanz Y, et al. 2007.

Chagoysan T, Maldonado J, Hernández A, 2004.

Se considera a la microbiota como un órgano mas perfectamente integrado a la fisiología del cuerpo

Las Firmicutes son la familia que se encuentra en mayor proporción,

incluye más de 200 géneros y los más importantes son los

Micoplasma, Bacillus y Clostridium .

DiBaise JK, Mayo clinics proceeding 2009

MICROBIOTA INTESTINAL

Las principales bacterias corresponden a tres grandes familias:

Firmicutes (gram-positivos), Bacteroidetes (gram-negativos) y

Actinobacterias (gram-positivos).

Gram

positivos Firmicutes

Ruminocossus

Clostridium

Lactobacillus

Eubacterium

Faecalibacterium

Asociadas con

fibras insolubles en

el colon

Mayor capacidad

para obtención de

energía de la dieta

Dos clases

taxónomicas:

Bacilli y clostridia

Harry et al 2011

Gram negativos Bacteroidetes

Bacteroides

Prevotella

Xylanibacter

Utiliza carbohidratos

20 géneros bacterianos 3 clases:

Bacteroidia, Flavobacteria

y Sphingobacteria

Harry et al 2011

MICROBIOTA Y DESORDENES METABÓLICOS

La microbiota intestinal está

implicada en la programación y el

control de muchas funciones

fisiológicas, incluyendo el desarrollo

del epitelio intestinal, mecanismos

innatos y adaptativos (Mackie et al,

1999;.. Dethlefsen et al, 2006) .

La microbiota contribuye a la

regulación de la homeostasis

energética.

Por lo tanto, la interacción entre

microbiota intestinal y otros factores

ambientales como la dieta condicionan

la alteración en la homeostasis

energética, causando enfermedades

metabólicas: Obesidad

Una composición alterada y la diversidad de la microbiota

intestinal desempeña un papel importante en el desarrollo de

trastornos metabólicos.

Ratones alimentados libres de gérmenes vs Ratones alimentados

convencionalmente

Libres de gérmenes: Mas delgados

(elevadas concentraciones de AMPK‐P=Regulación metab. Lipídico)

Convencional

Obesos

Libres de gérmenes

– Ganancia de peso

– (Misma ingesta

calórica)

• Convencional

– Obesos

La Microbiota indujo una mayor extracción de calorías a partir de alimentos

Backhed, Nature 2006; 444: 1027

Transferencia de

Microbiota

Seguimiento de 12 pacientes obesos durante un año. 1.-Dieta restringida en grasa 2-Dieta restringida en carbohidratos 3.-Monitoreo de la microbiota en un año

INVESTIGAR LA RELACIÓN ENTRE LA MICROBIOTA Y LA GRASA CORPORAL

EN HUMANOS (PRIMER REPORTE)

RESULTADOS:

Medición inicial: Personas obesas tuvieron menos Bacteroidetes

(Bacteroides/Prevotella) (p<0.001) y más Firmicutes (p=0.002) que los

controles delgados.

A través del tiempo la abundancia relativa de Bacteroidetes aumento (p<0.001) y la abundancia de Firmicutes disminuyo (p=0.002), independientemente del tipo de dieta.

El aumento en abundancia de Bacteroidetes tuvo correlación

con el porcentaje de perdida de peso

(R2 0.8 CARB-R, 0.5 FAT-R).

Ley RE Turnbaugh PJ Klein S Gordon JI. Microbial ecology: human gut

microbes associated with obesity. Nature. 2006;444(7122):1022-1023

Ley RE Turnbaugh PJ Klein S Gordon JI. Microbial ecology: human gut

microbes associated with obesity. Nature. 2006;444(7122):1022-1023

Bypass gástrico**

Armougom et al. (2009), Furet et al. (2010)**

Erejuwa et al., 2014

Presencia de genes que

codifican enzimas que

descomponen los

polisacáridos que no

pueden ser digeridos por el hospedador

Mayor absorción de nutrientes y su

deposición, lo que contribuye al

desarrollo de trastornos

metabólicos. Conversión de estos

AGCC en

triglicéridos en el hígado

ALTERACIONES METABÓLICAS Y MICROBIOTA

Microbiota

Triglicéridos

Almacén de

grasa

Lipogénesis

Pérdida del efecto

inhibidor de LPL

FIAF

Monosacaridos

y AGCC

CH complejos y grasa

Por otra parte, la microbiota intestinal también se ha demostrado

condiciona a una disminución del FIAF; aumentando el

almacenamiento de triglicéridos derivados de lipogénesis hepática.

(Backhed et al., 2007).

Macrofago Macrofago

Adipocit

o

TNF

IL-6

TNF

Grado de

inflamación

NF-kB

Secreta

LPS

Lipidos

Permeabilidad de

epitelio intestinal

Reducción

de ZO-1 y

Ocludina

LPS

Son trasportados

junto a los lípidos Adipocito

TLR4,

TLR2

Inflamación

Crónica de bajo

grado=Obesidad

CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS EN MUESTRAS DE HECES ANALIZADAS POR qPCR EN LA INFANCIA, Kalliomaky., etal, 2008

N:49

Bifidobacterium genus Normal Sb/Ob P value

6m 10.50 (4.7-17.7) 1.58 (0.9-7.6)

12m 5.79 (1.8-14.8) 1.52 (0.16-8.1) 0.2

Infancia 7a 8.23 (2.6-11.6) 4.9 (1.5-9.6)

Bifidobacterium longum Normal Sb/Ob P value

6m 56.2 (0.6-102) 4.8(0.01-32)

12m 2.27 (0.15-6.8) 1.08 (0.02-2.6) 0.4

Infancia 4.05 (0.2-7.2) 1.57 (0.2-5.6)

Bacteroides Fragilis Normal Sb/Ob P value

6m 2.6 (0.1-74) 14.3(3.01-95)

12m 12.5 (0.16-64) 9.3 (2.4-53) 0.8

Infancia 33.3 (2.5-191) 22.9(7.4-78)

Staphylococus aureus Normal Sb/Ob P value

6m 0.28 (0.09-0.58) 1(0.4-1.14)

12m 0.13 (0.08-0.26) 0.27 (0.15-1) 0.01

Infancia 0.27 (0.17-0.50) 0.64(0.33-1)

1.- alteración en

la microbiota

precede a la

alteración en

peso

2.-

Staphylococcus

aureus puede

actuar como

desencadenant

e de la

inflamación de

bajo grado, lo

que contribuye

al desarrollo de

la obesidad

1.- Lactobacillus, L. plantarum, y L. paracasei, B. animalis: Peso

Normal(aumenta glucólisis, protege del stres oxidativo)

2.- L. reuteri: Obesidad (Carece de enzimas del catabolismo de

fructuosa)

M. MILLION; etal., 2012.: Heces de 68 obesos y 47 controles

Firmicutes, Bacteroidetes, M. smithii and Lactobacillus qPCR especie-especifica:

Absorción lípidos y carbohidratos Lactobacillos spp y Bifidobacterias:

Drissi et al. (2014)

ADAPTACIÓN METABÓLICA A UNA DIETA ALTA EN GRASA SE ASOCIA

CON UN CAMBIO EN LA MICROBIOTA INTESTINAL:

Fujishiro et al.2003 Serino M., etal, 2011 Burguete-García AI, 2010

Via JNK: Inhibe fosfortilación en tirosina de IRS-1

p38 y ERK: Reducen o suprimen la expression de IRS.

100 ratones machos C57BL / 6

Alimentados con una dieta libre

de carbohidratos y alta en grasas

(HFD): 3 meses

HFD-D: Diabetes

HFD-DR: Diabetes resistente

HFD + GOS: diabéticos que

recibieron suplementación con

oligosacáridos

Determinación dek perfil de la microbiota mediante

pirosecuenciación

Prueba de tolerancia a la glucosa

Perfil inflamatorio por ELISA

Pruebas de permeabilidad Intestinal

Determinación de proteínas de unión del epitelio intestinal

Serino M., etal, 2011

RESULTADOS

Relación inversa

bacteroidetes/firmicutes

entre HFD-D y HFD-DR

Aumento de la relación

bacterodetes/firmicutes en HFD + GO

Phylum Actinobacteria casi totalmente

desapareció (0,1%)

INFLAMACIÓN Y PERMEABILIDAD INTESTINAL ASOCIADO A

FENOTIPO METABÓLICO

Concentración plasmática de LPS

ENDOTOXEMIA METABÓLICA

PERMEABILIDAD INTESTINAL ASOCIADA A FENOTIPO METABÓLICO

Dieta alta en grasas aumenta

permeabilidad

intestinal=endotoxemia=Alt

Metabólicas

Obesity 2009; 17:1906-15, Br Jnutr 2009:1-4, Am J Clin Nutr 2008; 88:894-9; Gastroenterology 2009; 137:1716-24

ESTUDIOS DE MICROBIOTA INTESTINAL:

EVIDENCIA EN MÉXICO

Diseño de estudio

N=1750

6 a 14 años

No relacionados

Muestreo por conveniencia

MICROBIOTA

Composición

Firmicutes/bacteroidetes

Fenotipos (evento):

Antropometría: IMC

Circunferencia

cintura

Resistencia insulina

Perfil Metabólico,

DT2

Perfil lipídico

Inflamación:

Adiponectina, TNFa,

IL-6, IL-10, MODIFICADORES

Infancia: Vía de nacimiento,

peso al nacimiento, practicas

de alimentación,

Nutrición y salud

1.- Evaluación dieta (CFC)

Dieta, macronutrimentos

Factores Genéticos:

1.- Metabolismo

lípidos

2.- Resistencia a la

insulina

3.- Inflamación

128 SNPs

• Uso de antibióticos durante dos meses previos al estudio

• Presencia de desórdenes gastrointestinales

Criterios de exclusión

NORMAL OBESO

52.61

DISTRIBUCIÓN DEL IMC PARA LA EDAD

47.31

N: 1750

Parámetros Normal

(N:684)

Obesidad

(N=548)

p

Edad 9.18 ± 0 .18 9.40±0.20 0.0016

Circunferencia

cintura 58.40±6.80

80.25±10 0.0001

Peso al nacimiento 3051±488.5 3215±528.1 0.0001

ENERGÍA TOTAL 3458.27 ± 1030.44 3410.383±1092.90 0.39

CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR

PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD

TAS (mmHg) 95.95 ± 10.28 104.65±11.49 0.0001

TAD (mmHg) 64.67±8.56 69.58±8.80 0.0001

Glucosa (mg/dL) 81.09±9.50 83.97±81.84 0.003

Insulina (mUI/ml) 2.70±2.31 7.28±5.53 0.0001

Colesterol Total (mg/dL) 152.77±34.41 166.94±16.36 0.0001

Triglicéridos (mg/dL) 76.05±32.29 122.26±60.89 <0.0001

HDL (mg/dL) 53.59±12.07 45.93±12.22 0.001

LDL (mg/dL) 96.82±25.17 106.57±28.57 0.001

HOMA 0.91±0.98 1.97±2.31 0.0001

CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR

PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD

CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS DE LA POBLACIÓN DE ESTUDIO POR

PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD N:1750

Parámetros Normal

(N:828)

Obesidad

(N=922) p

ACANTÓSIS

No

Si

54.75

23.66

42.25

76.34

<0.0001

GÉNERO

Masculino

femenino

44.88

50

55.12

50

0.032

AHF OBESIDAD

No

Si

57.58

37.30

42.42

62.70

<0.0001

NIVEL

SOCIOECONÓMICO

Bajo

Medio/ Alto

42.79

35.78

57.21

64.22

0.19

Normal Sp/ob p.value

Bacteroidetes 0.91 (±2.05) 0.73 (±0.49) 0.28

Firmicutes 0.76 (±1.05) 1.65(±2.84) 0.0001

ABUNDANCIA RELATIVA FIRMICUTES/BACTEROIDETES POR

PERCENTIL DE IMC PARA LA EDAD

2-∆CT [2- (CT del gen de interés- CT del gen de referencia)]

Normal Sp/ob

Bacteroidetes 0.91 0.73

Firmicutes 0.76 1.65

0.910.73

0.76

1.65

y = 0.89x - 0.13

R² = 1

1

6

Normal Sb/Ob

FIRMICUTES/BACTEROIDETES

RELACIÓN FIRMICUTES/BACTEROIDETES POR GRADO

DE ADIPOSIDAD

Asociación de Firmicutes, Bacteroidetes con obesidad

MICROBIOTA Sobrepeso/Obeso

OR IC95% P

Firmicutes

MEDIO

ALTO

2.72

2.12-3.50

<0.0001

6.46 4.95 – 8.40 <0.0001

Bacteroidetes

MEDIO

ALTO

1.30

0.79

0.88 – 1.43

0.62 - 1.01

0.32

0.06 Los niños con IMC normal se consideraron como grupo control, ajustado por edad, antecedente heredofamiliar de obesidad y energía total. Las variables fueron categorizadas en terciles considerando el tercil de baja concentración como categoría referencia.

•Estos resultados son de gran relevancia ya que los Firmicutes tienen

una cantidad mayor de genes que codifican hidrolasas y una mayor

capacidad para la obtención de energía proveniente de la dieta

del hospedero (Dibaise et al 2008), además que la disbiosis a favor

de los Firmicutes, se asocia a una respuesta inmune pro-inflamatoria,

disminución de abundancia relativa de Bacteroidetes e inhibición de

de citocinas anti-inflamatorias (Recasens et al 2004).

Adipocitocinas

Normal(43%) Sp/ob(57%) P value

TNF- α (μg/mL) 1.16(±0.50) 1.16(±0.52) 0.89

IL-6(μg/mL) 1.11(±0.662) 1.13(±0.817) 0.65

IL-10(μg/mL) 1.12(±0.771) 1.17(±0.783) 0.06

Adiponectina (μg/mL) 5.75 (±0.839) 4.53 (±1.311) 0.0001 a

Distribución de los niveles séricos de citocinas por grado de

adiposidad, (N: 1750)

Las concentraciones de adiponectina son de gran importancia ya

que una baja concentración de adiponectina está relacionada a

anormalidades metabólicas incluyendo, regulación del peso

corporal, función anti-aterogénico riesgo de desarrollar diabetes

tipo 2 y enfermedades cardiovasculares, este ultimo se debe a

que la adiponectina reduce los valores plasmáticos de

triglicéridos (Ouchi es at 1999., Medina-Bravo et al 2011).

IMC PARA LA

EDAD

Firmicutes

alto

Bacteroidetes

bajo

TNF 0.20 (0.0001) 0.18 (0.0001)

Citocinas anti-inflamatorias Citocinas anti-inflamatorias Citocinas pro-inflamatorias Citocinas pro-inflamatorias

TNF-α TNF-α

Inflamación Inflamación

Correlación de entre la concentración sérica de citocinas e IMC

dependientes a la abundancia relativa de microbiota

IL-10, IL-6 y Adiponectina no

Fueron significativas

• Las concentraciones séricas de TNF-α se correlacionan

positivamente con el IMC para la edad dependiente del perfil

de la microbiota, se observó una correlación del 20% en

aquellos con tercil alto de abundancia relativa de firmicutes y

18% tercil bajo de bacteroidetes, este perfil es característico de

la población con sobrepeso y obesidad.

• Lo que estaría respaldando la hipótesis de la participación de

la microbiota en la inflamación crónica de bajo grado

característico de la obesidad.

Ante una elevada concentración de AGCC (provenientes de

la hidrolisis de Ac grasos saturados, hidrólisis favorecida por las

enzimas de los Firmicutes), se condiciona a una inhibición de

las uniones estrechas del epitelio intestinal (Osborn 2012) por

lo que ocurre una translocación de bacteroidetes a la

circulación, los cuales son reconocidos por TLR4, activando la

vía NF-kB resultando en una sobreexpresión de TNF-α

promoviendo la inflamación (Cani et al 2008).

¿la microbiota intestinal contribuye a la patogenia de la obesidad,

o la microbiota intestinal alterada es una mera consecuencia de la

obesidad?

1.- Los ratones libres de gérmenes tienen menor adiposidad y no

desarrollan obesidad inducida por la dieta.

2.- Se tiene evidencia directa de que la microbiota intestinal de

individuos obesos contribuye con la patogenia de la obesidad a

partir del trasplante de microbiota intestinal de ratones obesos y

controles delgados a receptores libres de gérmenes.

3.- Los ratones que recibieron la microbiota intestinal de donadores

obesos ganaron de manera significativa mayor grasa corporal en

comparación con los ratones que recibieron la microbiota de

ratones delgados.

4.- En consecuencia, el fenotipo obeso puede trasplantarse entre

organismos a través de la microbiota.

Para la elaboración de constancias,

favor de enviar lista de

participantes presenciales con:

Profra. Berta Luz Téllez

Videos y presentaciones anteriores en:

http://www.espm.mx

-Videoconferencias

https://www.facebook.com/espm.insp

btellez@insp.mx