Papel de los microbios gastrointestinales en la digestión de almidón resistente y disponibilidad de triptófano para humanos

Actualmente existe una brecha crítica en el conocimiento de cómo las comunidades bacterianas intestinales alteran los sustratos metabólicos disponibles para el huésped, lo que influye en los niveles de neurotransmisores del sistema nervioso central y entérico (SNC/ENS) involucrados en la regulación del consumo de carbohidratos en humanos. Comprender estas relaciones es esencial para desarrollar estrategias para mejorar el control de la glucosa en sangre y reducir el riesgo de transición de prediabetes a diabetes tipo 2 (T2D). El objetivo a largo plazo de los investigadores es determinar los fundamentos biológicos de los comportamientos que afectan la ingesta de alimentos y el control de la glucosa en sangre que contribuyen al desarrollo de la DT2. El objetivo de esta propuesta, que es un próximo paso esencial para lograr las metas a largo plazo de los investigadores, es determinar cómo las poblaciones bacterianas en el sistema digestivo afectan los niveles de triptófano circulante (TRP) y de aminoácidos neutros grandes (LNAA) que regulan la producción. de monoamina 5-hidroxitriptamina (5-HT, serotonina) en el ENS y en el sistema gastrointestinal y el cerebro. La hipótesis central es que una proporción reducida de bacterias productoras de TRP (TRPp) a bacterias consumidoras de TRP (TRPc) (relación TRPp:TRPc reducida) en el intestino disminuirá la disponibilidad de TRP después de una comida de carbohidratos, reduciendo la proporción plasmática de TRP:LNAA y resultando en menos TRP para producción ENS/CNS de 5HT. Además, las intervenciones dietéticas que promueven la abundancia de bacterias TRPp en el intestino aumentarán la disponibilidad de TRP para el huésped. Los investigadores probarán la hipótesis central y, por lo tanto, lograrán el objetivo general de este proyecto al perseguir los siguientes objetivos específicos: 1) Evaluar el impacto de la microbiota divergente en la relación TRP:LNAA del plasma en respuesta al consumo agudo de carbohidratos, y 2) Evaluar el impacto de la suplementación dietética con almidón resistente (RS) en la microbiota intestinal y la relación TRP: LNAA circulante. Durante el Objetivo 1, se recolectarán muestras de heces de participantes sanos. Los participantes se estratificarán en función de la proporción intestinal TRPp:TRPc y la respuesta a una comida aguda se evaluará determinando las proporciones plasmáticas TRP:LNAA. Durante el objetivo 2, se determinará a partir de muestras de heces la capacidad de 4 semanas de suplementación con prebiótico RS (almidón de patata) para aumentar la relación bacteriana TRPp:TRPc en el intestino. Además, se determinará la proporción plasmática de TRP:LNAA después del consumo agudo de carbohidratos antes y después de la suplementación. La contribución científica será determinar el impacto de RS en la abundancia de bacterias TRPp y TRPc en el intestino, y cómo las poblaciones bacterianas afectan los niveles circulantes de TRP:LNAA, que pueden afectar la producción de 5HT en ENS y CNS en humanos. Esta contribución será significativa porque tendrá implicaciones traslacionales directas para enfermedades humanas con señalización alterada de 5HT.