Examinando los secretos del microbioma

Eres más microbio que humano, al menos por los números. El cuerpo humano tiene alrededor de 37 billones de células, pero alberga muchos más microbios: solo el intestino tiene 100 billones de ellos. Nadando y retorciéndose dentro de su barriga hay más de 1000 especies de bacterias, así como una gran cantidad de hongos y virus. Juntos, forman su microbioma intestinal, una comunidad única de organismos diminutos que lo ayuda a obtener energía de los alimentos y mantiene su sistema inmunológico en funcionamiento.

Pero a veces nuestros pequeños compañeros pueden trabajar en nuestra contra, con una microbiota rebelde que juega un papel en la obesidad, la depresión, el cáncer, la diabetes y otras enfermedades. Un factor potencial para determinar si actúan como amigos o enemigos: nuestra dieta.

Si bien la mayoría de nosotros sabemos que devorar pollo frito y helado puede poner nuestra salud en peligro, la científica de nutrición de la Universidad de Boston, Maura E. Walker, dice que los investigadores no están muy seguros de lo que realmente sucede en los niveles más pequeños del cuerpo cuando comemos diferentes alimentos. La ciencia ha demostrado una conexión entre las dietas repletas de grasas saturadas y la mala salud del corazón, pero ¿qué le están haciendo realmente todas esas alitas y helados a las moléculas de una célula, a las proteínas individuales y a la microbiota intestinal?

No saber pone a la ciencia en desventaja cuando se trata de luchar contra los trastornos cardiometabólicos, como la diabetes y las enfermedades del corazón, dice Walker. Averigüe los cambios biológicos exactos que causa una dieta, y por qué afectan a todos de manera diferente, y podrá determinar quién podría estar en mayor riesgo e incluso crear herramientas de detección y prevención más tempranas.

«Estamos aprendiendo cada vez más acerca de cómo las personas pueden responder de manera diferente a la dieta: si como algo, es posible que con el tiempo tenga una respuesta microbiana diferente a la suya», dice Walker, un asistente de la Facultad de Ciencias de la Salud y Rehabilitación de BU: Sargent College profesor de nutrición, cuya investigación combina trabajo bioquímico de laboratorio con investigaciones epidemiológicas y ciencia de datos para detallar el viaje desde la cena hasta la enfermedad.

«¿Podemos aprovechar el microbioma y las interacciones con la dieta para explicar eso?» Ella dice que su objetivo es descifrar los «datos biológicos realmente ricos» que le permitirán «obtener lo que sucede en el cuerpo entre la dieta y la enfermedad, los mecanismos».

En estudios recientes, Walker ha alimentos ultraprocesados ​​analizados, firmas químicas de patrones dietéticos saludablesy biomarcadores proteicos de arterias obstruidas. Su trabajo podría ayudar a acelerar la siguiente etapa de la nutrición de precisión, lo que permitiría a los médicos adaptar las dietas a los pacientes individuales y usar pruebas de biomarcadores que detectan el riesgo de enfermedades décadas antes de que aparezcan los síntomas.

«Utilizo tanto datos de población como datos biológicos (información sobre nuestros genes, nuestro microbioma) para ayudar a comprender mejor cómo la dieta puede afectar nuestra salud a lo largo de la edad adulta, hasta la edad adulta y afectar el envejecimiento saludable», dice.

En un estudio publicado en el Revista americana de nutrición clínica, por ejemplo, Walker y un equipo internacional de investigadores observaron cómo diferentes dietas cargadas de carbohidratos afectaban la microbiota intestinal y los metabolitos derivados de microbios, que son moléculas generadas por la digestión. Descubrieron que una dieta rica en granos integrales y otros carbohidratos sin refinar tenía un efecto positivo en el microbioma intestinal, aumentando la cantidad de Roseburiaun pequeño organismo práctico que puede ayudar a prevenir la inflamación.

Por el contrario, cuando los participantes comieron una dieta con granos refinados (como arroz blanco, pan blanco y pasta blanca), sus niveles de Roseburia y el microbio Anaerostipes, que ayuda a descomponer la fibra dietética, fueron más bajos. La dieta de granos enteros, y aquí las cosas se complican un poco, literalmente, también se asoció con concentraciones más bajas de ácido biliar secundario fecal en las muestras de heces. Los ácidos biliares secundarios se han relacionado con el cáncer de colon.

Aunque estudios anteriores han demostrado los beneficios para la salud de una dieta de granos integrales, el enfoque microscópico detallado de Walker ayuda a iluminar el por qué y el cómo. Está analizando dietas completas en lugar de alimentos individuales y abarca años en lugar de días o semanas. Como investigadora del Framingham Heart Study, un proyecto de cohorte dirigido por BU centrado en las enfermedades cardiovasculares, ha podido analizar las dietas de miles de personas durante tres décadas.

«Puedo ver cómo cambian las dietas con el tiempo, cómo se asocian con la enfermedad», dice Walker, quien también es profesor asistente de ciencias de la salud en la Facultad de Medicina de BU Chobanian y Avedisian. «Un objetivo final es identificar los factores biológicos y de otro tipo que interactúan con la dieta que podemos detectar antes en el curso de la enfermedad y observar la prevención incluso antes. Por el momento, observamos los factores de riesgo (presión arterial, lípidos en la sangre) que podrían no ser aparecen hasta la edad adulta media, o incluso mayor».

Ampliación del papel de los dietistas

Con billones de microbios, miles de personas y décadas de dietas para observar, hay muchos datos con los que lidiar. Aunque se formó en laboratorios de biología, Walker tuvo que cruzar disciplinas para agregar conocimientos de ciencia de datos y epidemiología a su conjunto de habilidades. Eso también se refleja cada vez más en su enseñanza. El auge de la nutrición de precisión, que reúne los datos generados por científicos como Walker en dietas y consejos adaptados a las personas y sus microbiomas singulares, dice, «ha creado un campo de trabajo y un sector completamente nuevos para los dietistas».

«Cuando observo proteínas o metabolitos, no es como si hubiera 10; observo cientos, tal vez más de mil», dice ella. «La ciencia de datos es algo que realmente debemos enfatizar para impulsar el campo y enfocarnos en capacitar a nuestros estudiantes de nutrición».

La expansión del campo se refleja en la experiencia de otras contrataciones recientes del programa de nutrición de Sargent (Walker se unió a la facultad de la universidad en 2020), como Nicola McKeown, experta en genética y dieta, y Megan McCrory, que estudia regulación energética y nutrición.

Por ahora, el enfoque de Walker es aumentar los datos disponibles sobre lo que comen los estadounidenses, sus genes, sus sistemas biológicos. Eventualmente, todo eso podría conectarse a programas de inteligencia artificial que calcularían las posibilidades de que un individuo se enfermara y sugeriría una dieta que lo llevaría a un camino más saludable.

«Si podemos recopilar todos estos datos sobre usted», dice Walker, «¿podemos usar la ciencia de datos avanzada para decirnos exactamente qué debe comer para lograr un objetivo determinado, ya sea dejar un medicamento o perder peso?»