De forma similar a las vías moleculares que regulan el metabolismo energético en el huésped, la microbiota intestinal también está sometida a modificaciones tanto a corto como a largo plazo. Los cambios diarios a corto plazo incluyen fluctuaciones en el número de bacterias, mientras que los cambios a largo plazo se refieren principalmente a la composición de microbiota.
Las bacterias que viven en comunidades son capaces de regular intrínsecamente su crecimiento. En condiciones de suministro regular de nutrientes se tarda 20 minutos en duplicar el número de bacterias. Cuando llegan a 109 por ml entran en fase de crecimiento estacionario que mantiene el número de bacterias durante unas horas. La fase estacionaria es seguida por la fase de declinación por lisis celular que se caracteriza por una disminución progresiva en el número de bacterias.
A parte de esta regulación intrínseca, el crecimiento de las poblaciones bacterianas está constantemente influenciado por la dieta y limitada por la producción de sustancias químicas y factores físicos. Un equilibrio entre estos factores determina la estabilidad relativa de una población bacteriana en cada parte del tracto gastrointestinal.
- Factores físicos: peristaltismo + contracciones del colon y el recto. Eliminación regular de las bacterias por defecación.
- Factores químicos: ácidos gástricos, jugos biliares y enzimas digestivas.
Por ejemplo, un deposición fecal estándar contiene aproximadamente unos 15 gramos de bacterias, lo que equivale a un 55% del peso seco de las heces.
La constante dinámica de crecimiento bacteriano, lisis y eliminación, mantiene la población bacteriana intestinal a un nivel bastante estable, lo que indica que tanto la bacteria como el huésped contribuyen al mantenimiento de la homeostasis energética en una población de bacterias intestinales.
Requerimiento energético de la microbiota intestinal
Las bacterias intestinales componen un órgano metabólicamente activo que pesa aproximadamente entre 1kg y 2kg en humanos adultos. El crecimiento bacteriano inducido por nutrientes en una población grande, tal como en el colon, da como resultado una simple duplicación de bacterias. Y esta duplicación es muy costosa energéticamente. Para duplicar 1 gramo de bacterias se necesita 1 Kcal, por tanto para la duplicación de 1-2kg de bacterias serán necesarias entre 1.000 y 2.000 kcal, lo que supone aproximadamente la mitad de la ingesta energética de un adulto.
“Alteraciones en la dinámica del crecimiento bacteriano, por ejemplo las que resultan en el crecimiento excesivo bacteriano, van acompañadas de un aumento de la demanda de energía de las bacterias intestinales, lo que sugiere que podría conducir a un mayor apetito en el huésped”
El intercambio de energía a través de la cadena alimentaria representa un vínculo universal entre todos los organismos. La energía (en forma de ATP) producida por las bacterias intestinales se utiliza no sólo para su propio crecimiento, sino que también se pone a disposición del huésped. Las bacterias liberan enzimas y metabolitos que ayudan a la digestión de los nutrientes, incluyendo la fibra, que no son digeribles por el huésped. Por ejemplo, las proteínas de E. coli liberadas después del crecimiento bacteriano inducido por nutrientes pueden sintetizar ATP que es utilizada por el huésped. Y la capacidad bacteriana de extracción de energía depende de la composición individual de la microbiota intestinal. Por ejemplo, durante el ayuno del huésped, las bacterias intestinales reciben nutrientes solo del huésped, agotando lentamente las reservas de energía en grasa, hígado y músculo.
Los cambios en la composición bacteriana durante el ayuno favorecerán a las especies que estén mejor adaptadas al bajo suministro de energía, lo que ayuda al huésped a sobrevivir a la privación energética, lo que podríamos definir como un trabajo en equipo en pro a la supervivencia tanto de ellas como de nosotros.
Para optimizar este objetivo, la dinámica del crecimiento bacteriano debe estar sincronizada con el comportamiento de alimentación del huésped y la conducta de hambre y saciedad.
“En consecuencia, una disminución en el tamaño de la población bacteriana debe estar asociada con el hambre. Inversamente, su estabilidad con saciedad”
Como mostramos en el libro que hemos publicado hace unos meses, Niños sanos, adultos sanos de Plataforma Editorial, cuanto mayor es la diversidad bacteriana mayor salud y a la inversa, cuanto menor diversidad bacteriana más relación con la enfermedad. No será descabellado pensar que como se haya desarrollado la programación de la microbiota en toda su ventana de oportunidad (embarazo y primeros años de vida) y todos los factores que interactúan en esta programación también influirá en la conducta de hambre y saciedad en las edades tempranas y en la vida adulta.
Autor: Xavi Cañellas
Máster en Psiconeuroinmunología Clínica
Máster en Biología Molecular y Biomedicina
Co-autor de Niños sanos, Adultos Sanos
Bibliografía:
- Fetissov SO. Role of the gut microbiota in host appetite control: bacterial growth to animal feeding behaviour. Nat Rev Endocrinol. 2017 Jan;13(1):11-25.
