Oligosacáridos de la leche humana (HMO) y microbiota intestinal, sistema inmunológico en la Antártida

El objetivo de este estudio es investigar el efecto de la suplementación con prebióticos, una mezcla específica de carbohidratos que se encuentran en la leche materna (HMO), como medida para mejorar la flora intestinal, los procesos inflamatorios en el intestino, el estado inmunológico general, la regulación de los carbohidratos, las grasas y metabolismo óseo y cambios neurológicos en la Antártida. La estancia de aproximadamente un año en la Estación Concordia (Antártida) a una altitud de unos 3200 m incluye un largo viaje y las consiguientes condiciones ambientales extremas, así como los correspondientes mecanismos de adaptación, y por lo tanto es un muy buen modelo terrestre (modelo analógico) para investigar los cambios durante estancias espaciales. A largo plazo (es decir, > 6 meses) la exposición a la microgravedad provoca numerosas respuestas fisiológicas, incluida la intolerancia a la glucosa, la función inmunitaria reducida y la pérdida ósea, que pueden tener consecuencias para la salud bastante graves. En este modelo analógico se observan cambios similares, aunque menos graves, en relación con el sistema inmunológico o la tolerancia a la glucosa, como en los vuelos espaciales.

La composición de la dieta influye significativamente en la composición de la flora intestinal. En particular, los carbohidratos de la dieta proporcionan el sustrato para ciertas bacterias que podrían tener un efecto positivo en la salud. Los prebióticos se definen como sustratos que son utilizados selectivamente por los microorganismos huéspedes y que aportan beneficios para la salud. Los prebióticos son digeridos únicamente por microorganismos intestinales y estimulan el crecimiento o la actividad de bacterias en el intestino que han mostrado beneficios para la salud o un mayor bienestar. Los principales nutrientes para el crecimiento bacteriano son los carbohidratos no digeribles, que por definición no son digeridos por el huésped, en este caso el organismo humano (huésped). Los carbohidratos no digeribles incluyen, por ejemplo, almidón y dextrinas resistentes, polisacáridos no amiláceos (NSP) (p. ej. pectinas) y oligosacáridos no digeribles (p. ej. rafinosa, inulina, etc.). Estos carbohidratos son fermentados por las bacterias intestinales hasta formar ácidos grasos de cadena corta (AGCC), principalmente ácido acético, ácido propiónico y ácido butírico. Este proceso tiene lugar principalmente en el intestino grueso, pero también en el intestino delgado. Los SCFA son absorbidos rápidamente por la mucosa del intestino grueso y ejercen efectos en todo el cuerpo, contribuyendo, por ejemplo, a las necesidades energéticas del huésped o mediando la comunicación intestino-cerebro, lo que tiene un impacto importante en la fisiología y la salud del huésped.

Los HMO también son prebióticos y son el tercer componente sólido más abundante en la leche materna. Por lo tanto, la mayoría de las investigaciones publicadas hasta la fecha sobre los efectos de los HMO se han realizado en bebés. Los HMO no se digieren en el intestino y las bacterias que residen allí los utilizan principalmente en el intestino grueso. En los bebés, se ha demostrado que los HMO no sólo promueven una composición saludable de la flora intestinal, sino que también perjudican el crecimiento de patógenos y modulan la expresión de genes implicados en la inflamación. Varios estudios in vitro e in vivo han demostrado propiedades antivirales de los HMO contra varios virus como el rotavirus, el norovirus, el VIH y la influenza. Los HMO desempeñan un papel importante en el sistema inmunológico al mejorar la respuesta inmune. Las aplicaciones iniciales de HMO en adultos han respaldado estos hallazgos.

Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo investigar cómo afecta la administración diaria de 5,5 g de una mezcla de HMO durante la hibernación en la Estación Concordia en la Antártida:

• tolerancia a la glucosa
• procesos inflamatorios
• función inmune
• metabolismo de grasas y huesos y
• Bienestar

Procedimiento del estudio Este es el llamado estudio de intervención aleatorizado, controlado con placebo en diseño paralelo. Esto significa que los sujetos serán seleccionados al azar para recibir la mezcla de HMO diariamente o un placebo. La duración del estudio para una persona de prueba es de aprox. 20 meses. Se divide en una fase de examen antes de la salida a la Antártida, aproximadamente en septiembre de un año, seis fases durante la invernada en la Antártida y una fase aproximadamente 6 meses después del regreso.

Cada fase individual es idéntica; se muestra un ejemplo en la Figura 1.

Día 1 (día de fin de semana) Día 2 Día 3 Día 4 Día 5 Extracción de sangre en ayunas X Prueba de tolerancia a la glucosa oral X Muestra de saliva X Muestra de heces X X X (X) Registro de dieta X X X Suplementación con HMO Diariamente, inicio después de la primera sesión en Concordia

Figura 1: Representación de cada fase (U como en la figura 1) de la prueba

Intervención La intervención, es decir, la medida de tratamiento utilizada en este estudio, en un grupo es la administración diaria de 5,5 g de una mezcla de carbohidratos análoga a la leche humana pero producida por bacterias. Esta cantidad está certificada por la Autoridad de Control Europea como segura para el consumo humano. El otro grupo recibe el correspondiente placebo, Maltosa.

Método de medición Análisis de sangre y acceso venoso La toma de muestras de sangre de la vena periférica se asocia con los riesgos habituales de la punción venosa. Se trata de hematomas o infecciones en el lugar de la punción. Cuando se coloca un acceso venoso periférico, en casos raros pueden producirse lesiones en la vena (escleroterapia) y en los nervios periféricos. La extracción de sangre y el acceso venoso los realiza un médico experimentado, lo que minimiza el riesgo.

Extracción de sangre en ayunas Se toman muestras de sangre en ayunas para el análisis de diversos parámetros sanguíneos el mismo día de la prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) (consulte la figura 1). Dado que para la OGTT se toman varias muestras de sangre, también después de tomar la bebida se coloca un acceso venoso en forma de cánula venosa permanente (pequeño tubo de plástico) en la zona del antebrazo para evitar punciones repetidas. las venas del brazo.

Tolerancia a la glucosa mediante una prueba de tolerancia oral a la glucosa La llamada prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) se puede utilizar para determinar las diferencias en el metabolismo de la glucosa (metabolismo del azúcar) entre las fases de intervención y control. Aproximadamente el día 3 de cada fase del estudio, se consumirá una bebida por la mañana, en ayunas, que se prepara a partir de 75 g de glucosa (Medicalfox Gluko 75 en polvo) y 300 ml de agua potable. La sangre se extrae cada 15 minutos durante la primera hora después de administrar la bebida y cada 30 minutos durante la segunda hora.

Muestra de saliva Se tomarán muestras de saliva para analizar ciertas hormonas que reflejan los niveles de estrés, así como la reactividad de ciertos virus (virus del herpes, rotavirus). Para ello, se mastica en la boca durante varios minutos un pequeño rollo de algodón de un recipiente preparado (salivette) y se devuelve una vez al tubo de recogida durante la fase de exploración. La saliva obtenida se congela y posteriormente se analiza en el laboratorio.

Recolección de heces Para examinar los cambios en la flora intestinal, se toman muestras de heces durante 3 días consecutivos en cada fase. Para ello, se coloca encima del inodoro un llamado "recolector de heces" para recoger mejor las heces. Luego se toman tres muestras de estas heces en 3 tubos diferentes. La cuchara pequeña de cada tubo se llena con heces, se vuelve a colocar en el tubo, se cierra y se congela.

Documentación de la dieta Para poder estimar la influencia de la composición de los alimentos sobre la flora intestinal, se documentan los alimentos consumidos durante 2 días laborables y un día de fin de semana. Esto se hace en un registro de dieta preparado.