La microbiota y su influencia en diabetes y obesidad

Transcripción

1 La microbiota y su influencia en diabetes y obesidad D.C. Rodolfo Guardado Mendoza Endocrinólogo / Diabetólogo Profesor Investigador S.N.I. II Universidad de Guanajuato Hospital Regional de Alta Especialidad del Bajío

2 Desarrollo de la microbiota normal en el humano Bacteroides, Eubacteriae, Peptococcaceae Bifidobacteriae (5-10 %) 5-10% E. coli, Streptococci Lactobacilli Clostridiae RN infantes niños adolescentes adultos vejez Mitsuoka T. Nutr. Rev :

3 Propiedades de la microbiota gastrointestinal Al menos 10¹⁴ bacterias en el tgi Composición difiere por sección Anaerobios más comunes: Bacteroides Bifidobacterium Eubacterium Fusobacterium Clostridium Lactobacillus Gram (-) Escherichia coli Gram (+) Enterococcus Staphylococcus Streptococcus

4 La microbiota intestinal está constituida por dos phylum principales Turnbaugh et al; Cell Host Microbe, ;3(4):

5 PRINCIPALES BACTERIAS PROBIÓTICAS Lactobacillus Bifidobacterium L. acidophilus L. bulgaricus L. casei L. paracasei L. rhamnosus L. amylovorus L. johnsonii L. plantarum L. reuteri L. salivarius B. longum B. infantis (lactis) B. breve B. bifidum B. adolescentis B. animalis Otros Streptococcus salivarius, Streptococcus thermophilus Enterococcus faecalis Enterococcus faecium Lactococcus lactis

6 Microbiota - Regulación Felix Sommer & Fredrik Bäckhed (2013) Nature Reviews Microbiology 11,

7 Microbiota - Microbioma 90 % de los artículos sobre microbiota fueron publicados en los últimos 5 años.(1,2) Hay microorganismos en el instestino, 10 veces más que el número de células humanas Estos microorganismos contienen 150 veces más genes que el genoma humano. (3,4) Fenotipo metabólico - interacción: Genética Medio ambiente Microbiota intestinal Dieta REFERENCES 1. Khanna S, Tosh PK. A clinician s primer on the role of the microbiome in human health and disease. Mayo Clin Proc. 2014;89: doi: /j.mayocp [PubMed] [Cross Ref] 2. Borre YE, O Keeffe GW, Clarke G, Stanton C, Dinan TG, Cryan JF. Microbiota and neurodevelopmental windows: implications for brain disorders. Trends Mol Med. 2014;20: doi: /j.molmed [PubMed] [Cross Ref] 3. de Vos WM, de Vos EA. Role of the intestinal microbiome in health and disease: from correlation to causation. Nutr Rev. 2012;70(Suppl 1):S45 S56. doi: /j x. [PubMed] [Cross Ref] 4. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, Knight R. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature. 2012;489: doi: /nature [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]

8 Importance of balanced nutrition and gut microbiota, and consequences of gut dysbiosis. MetS, metabolic syndrome; NAFLD, non-alcoholic fatty liver disease; NASH, non-alcoholic steatohepatitis; IBD, inflammatory bowel disease; IBS, irritable bowel syndrome; CVD, cardiovascular diseases.

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11 Metabolismo microbiano en el huésped y efecto sobre la función cerebral Thakur et al., J Pharmacol Clin Toxicol (1):1016

12 Bidirectional communications between Gut-Microbiota and Gut-Brain Axis (GBA) in the modulation of the stress response. Microbiota communicate with the gut-brain-axis through different mechanisms viz. direct interaction with mucosal cells (endocrine message), via immune cells (immune message), and via contact to neural endings (neuronal message) to influence brain development and behavior. Stress through GBA effect on Gut-Microbiota which is responsible for functional GI disorders and dysbiosis. Similarly dysbiosis effect synthesis of several microbial by-product and precursor that gain access to the brain via the bloodstream and the area postrema, via cytokine release from mucosal immune cells, via the release of gut hormones such as 5-hydroxytryptamine (5-HT) from enteroendocrine cells, or via afferent neural pathways, including the enteric nervous system.

13 Cambio gradual de bacterias nativas por transitorias (patógenas oportunistas) La evolución del tumor podría detenerse por probióticos transitorios O promoverse por patógenos transitorios Inflamación Proliferación celular Sust. genotóxicas Ruptura de tejido canceroso Alteración de microambiente Presión selectiva La mucosa del colon de pacientes con riesgo de CCR está colonizada por patógenos del género Bacteroides (B. fragilis) de la familia Enterobacteriaceae u otras bacterias que pueden funcionar como controladores del CCR.

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15 Microbiota efecto sistémico

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17 Speculated health implications of gut microbiota. NAFLD, non-alcoholic fatty liver disease; NASH, non-alcoholic steatohepatitis; HS, hepatic steatosis; IBD, inflammatory bowel disease; IBS, irritable bowel syndrome; UC, ulcerative colitis.

18 Microbioma - Enfermedad

19 ENSANUT 2016

20 ENSANUT 2016

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22 Alternativa: Prevención DMed DPP FDPS DaQuing Study Reducción riesgo DM 2 (%) Riesgo remanente: 50%

23 Prevención???

24 INDEX OF INSULIN SENSITIVITY ( Glucose MCR ml.kg -1.min -1 ) Normal glucose tolerance Obese No IR (25%) 8 Obese IR 75-80% Obese T2DM Obese IR IS Obese IR IS Obese IR IS INDEX OF INSULIN SECRETION (Basal + stimulated C-peptide pmol.l -1 )

25 Microbiota-obesidad Estudio Resultado Gordon et al. (2006) Duncan et al. (2008) Jumpertz et al. (2011) Obesos Programa de perdida de peso Dieta restringida (1 año) Obesos vs Delgados Obesos vs Delgados < Bacteroides > Firmicutes No diferencias entre proporciones de microbiota intestinal No diferencias entre proporciones de microbiota intestinal Flint HJ. The impact of nutrition on the human microbiome. Nutr Rev 2012 Aug;70 Suppl 1:S10-S13.

26 Investiga dor Larsen y cols. (2010) Investigaciones microbiota-prediabetes y DM2 Sujetos Género: Masc NGT (n = 18) DM2 (n = 18) Edad: años Resultado Reducción: Firmicutes, incluyendo Clostridia Reducción: Bacteroidetes - Firmicutes C (+) con concentración de glucosa en plasma. No correlación con el IMC. Wu y cols. (2010) Zhang y cols. (2013) Género: Fem y Masc NGT (n = 12) DM2 (n = 16) Edad:48 y 62 años Género: Fem y Masc NGT (n = 12) Pre-DM2 (n = 64) DM2 (n = 16) Edad:46 y 64 años DM2 mostraron una disminución notable en perfiles de las especies. No diferencias significativas entre los grupos Composición bacteriana del grupo con DM2 era diferente de la del grupo sano. Género Bifidobacterium y Bacteroides vulgatus están reducidos en la MI del DM2. MI en DM2 podría ser cambiada debido al estado de la diabetes. Pre- DM y DM2: Disbiosis, bacterias productoras de butirato y patógenos oportunistas. NGT vs pre-dm: NGT tenía una abundancia mayor bacterias productoras de butirato, que en el grupo pre-dm. DM2 vs NGT y Pre-DM: A nivel de género, la abundancia de Bacteroides fue sólo la mitad de los grupos NGT y Pre-DM. Wu X, Ma C, Han L, Nawaz M, Gao F, Zhang Xu, Yu P, Zhao C, Li LA. Molecular Characterisation of the Faecal Microbiota in Patients with Type II Diabetes, Curr Microbiol, 2010; 61:69 78.

27 Microbiota Inflamación Resistencia a la insulina Bacterias en el colon Membrana externa Fermentación Producidas por el hígado Intestino Sustratos Receptor Acetato y propion ato Receptor Butirato Receptor Células L enteroendoc rinas sensibilidad a la insulina Mejora la sensibilidad a la insulina Mejor sensibilidad a la insulina Allin KH, Nielsen T and Pedersen O. Gut microbiota in patients with type 2 diabetes mellitus. European Society of Endocrinology 2015, 172: 4 R167

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29 Microbiota???

30 NORMAL PREDIABETES DM2 Secreción Insulina Secreción Amilina Depósito IC Amiloide Masa de Células Beta Microbioma? Masa de Células delta Secreción Glucagon Masa de Células Alpha Efecto incretina

31 Insulin resistance Insulin resistance IMC Resistencia a la insulina en normoglucémicos con diferente IMC Insulin sensitivity < > 30 IMC 0 < > 30 IMC Guardado-Mendoza R, et al. Unpublished data

32 Beta cell function Beta cell function Función de la célula β en pacientes con diferentes fenotipos bioquímicos NG IFG IGT IFG+IGT T2DM 0 NG IFG IGT IFG+IGT T2DM Guardado-Mendoza R, et al. Unpublished data

33 Experimento de ratones «Joslinizados»

34 Experimento de ratones «Joslinizados»

35 Microbiota y colesterol NC HC Lactobacillus Enterococcus Gómez- Navarro, C; Guardado-Mendoza R, Reyes- Escogido L; Submitted

36 MECANISMOS PROPUESTOS PARA LA REDUCCIÓN DE COLESTEROL EN SUERO Remoción del colesterol por asimilación Unión del colesterol a la pared celular bacteriana Disminuyen de niveles de colesterol en suero Conversión de colesterol a coprostanol Incorporación del colesterol a la membrana citoplasmática Coprecipitación del colesterol con la bilis desconjugada Int. Dairy J. 2010, 20: J. Dairy Sci. 2006, 89: J. Dairy Sci. 2005, 88:55-66 Appl. Env. Microbiol. 2008, 74: Appl. Env. Microbiol. 2002, 68:

37 Microbiota HFD - Antibiótico

38 Microbiota HFD - Antibiótico

39 Microbiota HFD - Antibiótico

40 Microbiota fenotipo metabólico

41 Trasplante de microbiota

42 Análisis bioinformático de datos 16S rrna 1. Asignación taxonómica (Phylum, Familia y Género). 1. Abundancias relativas. 2. Índices de diversidad. 3. Distancia UniFrac (similitud filogenética).

43 Diabetes, March 2017

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46 In gut we trust Muchas Gracias