Disposición del microbioma intestinal inducida por la dieta para mejorar la salud cardiometabólica (DINAMIC)

Se estima que en 2050 aproximadamente el 40-50 % de la población adulta en todo el mundo tendrá sobrepeso/obesidad (IMC > 25/30 kg/m2), de los cuales el 10-20 % desarrollará resistencia a la insulina que provocará síndrome metabólico y tipo 2 diabetes (DT2). Se pronostica que la DT2 se convertirá en la séptima causa principal de muerte en todo el mundo para 2030. La obesidad y la diabetes tipo 2 son factores de riesgo importantes para el desarrollo de enfermedades cardiovasculares ECV. A pesar de las estrategias terapéuticas actualmente disponibles para reducir el riesgo cardiovascular, se puede prevenir menos de un tercio de todos los eventos cardiovasculares. Por lo tanto, las complicaciones cardiovasculares asociadas con la obesidad y el síndrome metabólico/DT2 son problemas de salud importantes en las sociedades occidentales y representan una carga social y económica sustancial (40 % de todas las muertes en Europa y 196 000 millones EUR/año) que no puede resolverse con el tratamiento actualmente disponible. paradigmas. Sobre la base de la estrecha relación entre la ECV y la diabetes mellitus, estas dos enfermedades juntas se conocen como enfermedades cardiometabólicas (CMD). Con respecto a las estrategias de prevención, es crucial comprender los mecanismos moleculares que regulan las fases de transición de la obesidad y la DT2 a las ECV. En particular, los factores ambientales (principalmente la dieta y los microorganismos intestinales) que promueven o retrasan el desarrollo de complicaciones cardiovasculares deben identificarse para proponer nuevas estrategias preventivas para mantener la salud cardiovascular. Datos recientes mostraron que las comunidades de microorganismos en el intestino (microbiota intestinal) tienen un impacto sustancial en la regulación cardiometabólica sistémica, la activación inflamatoria y, finalmente, la ECV. Definir perfiles de dieta-microbioma que contribuyan a la resistencia al desarrollo de CMD sería un gran paso adelante en el campo de la prevención de enfermedades nutricionales. Los patrones dietéticos occidentales, caracterizados por un alto consumo de carnes rojas y procesadas, cereales y azúcares refinados y productos lácteos ricos en grasas, se han asociado con una alta incidencia de CMD en los países occidentales. En cambio, la dieta mediterránea (Med-D) es un patrón dietético nutricionalmente recomendado caracterizado por un alto consumo de frutas, verduras, legumbres, frutos secos, cereales mínimamente procesados, consumo moderadamente alto de pescado, bajo consumo de grasas saturadas, carne y lácteos, consumo regular pero moderado de alcohol y aceite de oliva virgen extra como grasa principal. Med-D ha sido reconocido como patrimonio cultural inmaterial por la UNESCO (www.unesco.org/culture/ich/RL/00884) y se demostró que es beneficioso para el tratamiento de la obesidad, la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares. Además, los datos de un estudio observacional italiano que incluyó a 153 sujetos con diferentes regímenes dietéticos (omnívoros, vegetarianos, veganos) mostraron que los individuos con mayor adherencia a Med-D (clasificados según Sofi et al., 2010) se caracterizaron por niveles elevados de bacterias específicas que degradan la fibra, niveles fecales elevados de ácidos grasos de cadena corta y concentraciones urinarias más bajas del compuesto aterogénico TMAO. Sin embargo, las interacciones entre Med-D y las poblaciones microbianas en el intestino siguen sin estar claras.

En este marco, el presente proyecto se centrará en el impacto de la dieta en el mantenimiento de la salud cardiometabólica en sujetos humanos a través de la modificación de las comunidades microbianas intestinales. Los objetivos específicos del estudio son establecer una nueva intervención dirigida para el mantenimiento de la salud cardiometabólica y, por lo tanto, probar la relación causal entre la dieta y el microbioma intestinal; estudiar la funcionalidad del medio intestinal a través de enfoques metaómicos, con el objetivo de armonizar a través del esfuerzo de estandarización. El estudio incluirá el establecimiento de una intervención dietética de 2 meses con dieta mediterránea isocalórica (Med-D). Junto con el fenotipado detallado del huésped y el perfil de la microbiota intestinal durante y después de la intervención, esto permitirá la evaluación de los efectos causales de la dieta y el microbioma intestinal en poblaciones con alto riesgo de ECV.

A los sujetos del grupo Med-D se les asignará una dieta personalizada preparada sobre la base de sus propios hábitos alimenticios según lo establecido por recordatorios diarios de alimentos de 7 días. Los valores energéticos y la composición total de macronutrientes de las dietas habituales se mantendrán sin cambios durante la intervención Med-D. Sin embargo, se aplicarán cambios en la composición de carbohidratos (fibra dietética frente a almidón), grasa dietética (ácidos grasos saturados frente a mono/poliinsaturados) y proteínas (vegetales frente a animales). Brevemente, Med-D se preparará para lograr: 1) un aumento del 2 % en la energía de la fibra dietética, principalmente reemplazando los productos de trigo refinado con productos de trigo integral y/o con frutas/verduras; 2) un reparto de la energía de las grasas 1:3:1 (saturadas: monoinsaturadas: poliinsaturadas), reemplazando la grasa animal por vegetal e introduciendo/aumentando el consumo de aceite de oliva virgen; 3) un reparto de energía a partir de proteínas 1:4 (proteínas animales: vegetales), reemplazando carnes y/o lácteos por legumbres. Los sujetos de control no cambiarán su dieta habitual durante la intervención. Se solicitará a todos los sujetos que no cambien los niveles de actividad física durante el período de intervención de 8 semanas. El cumplimiento se evaluará cada 2 semanas mediante diarios de alimentos auto-registrados en 4 días (3 días laborables y 1 de fin de semana) y mediante el Cuestionario Internacional de Actividad Física (IPAQ). Al inicio del estudio, después de 1 mes y después de 2 meses desde el inicio del protocolo, se realizarán extracciones de sangre y se recolectarán orina y heces de los sujetos en ayunas.

En un subgrupo de participantes se evaluará la respuesta glucémica y lipídica posprandial tras una comida de prueba parecida al almuerzo del Mediterráneo o la dieta Control según la dieta asignada. Las comidas de prueba se realizarán al inicio y al final de la intervención con muestras tomadas en ayunas y durante 4 horas después de la comida para la determinación de glucosa, insulina, lípidos y SCFA.

Se realizarán más análisis de cumplimiento basados ​​en la metabolómica, lo que permitirá discriminar la proteína animal/vegetal, la ingesta de aceite de oliva y el aumento de la ingesta de alimentos con fenoles. Los metabolomas (bien conocidos por reflejar tanto la dieta como el metabolismo microbiano) también se compararán entre categorías para identificar perfiles protectores o de riesgo utilizando enfoques bioinformáticos y quimiométricos. Los metagenomas se analizarán siguiendo los SOP utilizados en estudios emblemáticos ya publicados. La comparación de grupos predefinidos de individuos permitirá la identificación de genes microbianos que tengan diferentes abundancias en los grupos (p. gemelos discordantes para CMD). Además, los genes estarán asociados a variables continuas de interés clínico y nutricional (p. sensibilidad a la insulina, ingesta de componentes dietéticos específicos) por análisis de covarianza. Conjuntos de datos concatenados de datos de salida fisiológica, perfiles metagenómicos y de metaboloma de los estudios de intervención para predecir subconjuntos de características mediante análisis multivariante (PLS-DA) que pueden clasificar a los sujetos según su adherencia relativa a un Med-D. El perfil se utilizará para sondear el microbioma en busca de alteraciones específicas en función de las intervenciones.

El tamaño de la muestra necesario para detectar un efecto de Med-D en los marcadores antioxidantes e inflamatorios individuales se define sobre la base de un estudio previo realizado por UNINA que muestra que 30 participantes en cada grupo de tratamiento darían suficiente potencia (un error 0.05, 80% potencia, prueba bilateral) para detectar un cambio del 50 % en el ácido ferúlico urinario y fecal y un cambio del 30 % en el TNF en ayunas. Además, se estima que un tamaño de muestra de 28 participantes sería adecuado para detectar un cambio del 10 % en el colesterol total en ayunas utilizando la variación de acuerdo con otros estudios. El número de participantes se incrementará a 40 por grupo para compensar los abandonos. Las muestras (heces, sangre venosa y orina de 24 h no acidificada) se recogerán al inicio del estudio, 4 y 8 semanas después de comenzar la intervención dietética.