Fortificación con hierro de cereales infantilesbiodisponibilidad, expresión génica de transportadores y cambios en la microbiota intestinal

Resumen

El hierro es un elemento esencial para la vida, siendo primordial para el óptimo desarrollo mental, motor y conductual de los seres humanos. Está presente en todas las células del organismo y es imprescindible para numerosos procesos fisiológicos, desde el transporte de oxígeno y la oxidación mitocondrial hasta la síntesis de dopamina y ADN. Desde una perspectiva nutricional, su carencia en la dieta se traduce en ferropenia (depleción de las reservas de hierro y del hierro circulante) y anemia ferropénica (afectación de la hematopoyesis). La anemia es un problema global de salud pública que afecta a más de 1.600 millones de personas, incluyendo un 47 % de los niños en edad preescolar (de 0 a 5 años de edad). Con la presente Tesis Doctoral hemos pretendido estudiar la biodisponibilidad in vitro e in vivo, utilizando diferentes metodologías, de cuatro sales de hierro que se utilizan como fortificantes en cereales infantiles: Sulfato ferroso heptahidratado (SFH), Fumarato ferroso (FF), Pirofosfato férrico encapsulado y micronizado (MDFP) y Hierro electrolítico (HE). En el estudio 1 el principal objetivo ha sido analizar la captación, el transporte y las posibles diferencias en la expresión génica y localización de transportadores de hierro en la línea celular Caco-2, comparando los fortificantes Sulfato ferroso heptahidratado, Fumarato ferroso, Pirofosfato férrico encapsulado y micronizado y Hierro electrolítico. Los resultados y conclusiones mostraron que la fuente de hierro más disponible en todos los parámetros indicadores de disponibilidad mineral fue el SFH, seguido del MDPF y FF, siendo el HE la fuente de hierro con menor disponibilidad. Además, la mayoría de los genes involucrados en la absorción de hierro del lumen intestinal se expresaron de forma similar en todos los tratamientos, aunque, el MDFP aumentó la expresión génica de los transportadores de hierro relacionados con la absorción de hierro a nivel intestinal, y el SFH, indujo la mayor absorción y acumulación de hierro en la célula intestinal en forma de ferritina. Para contrastar los resultados realizados en el estudio 1 (in vitro), se diseñó el estudio 2 (in vivo) con un modelo animal (lechones destetados), para evaluar la biodisponibilidad de las distintas formas de hierro en cerdos anémicos mediante un ensayo depleción/repleción, y su posible efecto proinflamatorio. Además, se analizaron las modificaciones producidas a nivel taxonómico en la microbiota intestinal de estos lechones debido a la fortificación de la dieta con las distintas formas de hierro, y se estudió el metabolismo microbiano. Para comparar el estado de los lechones, aleatorizamos a los animales en 6 grupos de estudio, 24 lechones fueron alimentados con las distintas sales de hierro, mientras que 6 de ellos fueron alimentados con un pienso base sin fortificar (Control -). Además, 6 animales no anémicos fueron alimentados con pienso base fortificado con SFH (Control +). Tras tratar durante 21 días a los lechones con las distintas sales de hierro, todos los grupos mostraron mejoras significativas en los índices hematológicos, así como una recuperación del estado anémico respecto al Control -. Al final del experimento, los lechones de FF y SFH presentaron valores más altos que HE y MDFP en la mayoría de las variables analizadas. La biodisponibilidad de las diferentes sales de hierro fue mayor en el grupo del FF y MDFP respecto al SFH, mostrando el HE los peores resultados. En cuanto a los cambios observados en la microbiota intestinal, la más parecida al grupo no anémico aparece tras la fortificación con FF o MDFP, siendo significativamente distinta a la de los lechones no anémicos o tratados con HE. El estudio 3 fue realizado mediante el Simulador del Ecosistema Microbiano Intestinal Humano (SHIME ) inoculado con muestras fecales de lactantes sanos. Teniendo como referencia los resultados obtenidos en los estudios 1 y 2, evaluamos el efecto de un cereal infantil fortificado con tres tipos de fuentes de hierro: SFH, MDFP y FF, sobre la actividad de la microbiota intestinal luminal in vitro. Se analizaron las modificaciones producidas por estos fortificantes en la microbiota intestinal y en el metabolismo microbiano. Los resultados y conclusiones de este estudio muestran que el tratamiento con las tres sales de hierro (SFH, MDFP y FF) aumentó la concentración de propionato. Además, la producción de butirato disminuyó gradualmente durante las 3 semanas de tratamiento tanto en el colón proximal como distal. Respecto a la microbiota estudiada, cabe destacar que no se hallaron diferencias estadísticamente significativas entre las 3 sales de hierro para los grupos microbianos analizados (Akkermansia muciniphila, Bifidobacterias, Lactobacilos, filo Bacteroidetes y filo Firmicutes). No obstante, existe una colonización superior de bacterias beneficiosas con el MDFP.