Interindividualidad asociada al metabolismo de polifenoles por la microbiota intestinalnuevos metabotipos y sus agrupaciones, metabolitos y bacterias, y posibles implicaciones en salud

Resumen

Los (poli)fenoles son compuestos bioactivos presentes en los alimentos vegetales. Aunque diversos estudios clínicos y de intervención han evidenciado efectos preventivos de dietas ricas en (poli)fenoles, como la dieta mediterránea, frente a enfermedades cardiometabólicas, inflamatorias y neurodegenerativas, estos efectos no se producen en todos los individuos por igual, fundamentalmente por la variabilidad interindividual en su metabolización. Uno de los principales causantes de dicha variabilidad en el metabolismo y bioactividad de los (poli)fenoles es la composición y funcionalidad de la microbiota intestinal (MI), distinta en cada individuo. Los individuos pueden agruparse según “metabotipos”, es decir, por la capacidad diferencial de su MI para metabolizar algunos (poli)fenoles como las isoflavonas (soja) hasta equol (“productores o no de equol”) y los elagitaninos (ETs) (granada, bayas y nueces) hasta urolitinas (UROs) (“metabotipos de UROs: UMA, UMB (según UROs producidas) o UM0 (no productores)”. También se han identificado algunas bacterias metabolizadoras de estos (poli)fenoles como ciertas especies de Adlercreutzia y Slackia, productoras de equol, y de Gordonibacter y Ellagibacter, productoras de algunas UROs. La bioactividad de los (poli)fenoles también está condicionada por su baja biodisponibilidad, pues además del metabolismo bacteriano, también son metabolizados en el organismo hasta conjugados de fase-II como sulfatos y glucurónidos, mucho menos bioactivos que sus precursores. En esta Tesis Doctoral, los objetivos incluyeron investigar la existencia de nuevos metabotipos y metabolitos de (poli)fenoles relacionados con el metabolismo microbiano, nuevas bacterias implicadas en las transformaciones de las UROs y su uso para la replicación in vivo de los metabotipos de UROs. También, se exploró la presencia de diferentes combinaciones de metabotipos en un mismo individuo, su prevalencia, la MI asociada, su funcionalidad y sus distintivas redes microbianas. Además, se investigó el uso de exosomas de leche (EXOs-L) para encapsular y vehiculizar resveratrol (RSV) y curcumina (CUR) hasta tejidos sistémicos y evaluar el efecto anticancerígeno con las concentraciones detectadas. Por último, se exploró la posible encapsulación y transporte de (poli)fenoles y/o sus metabolitos en vesículas extracelulares con exosomas (E-EVs) humanos. Se realizaron 2 estudios de intervención humana, uno de estratificación de metabotipos y efecto en la MI (7 días), y otro farmacocinético (transporte en E-EVs). En ambos, los participantes consumieron cápsulas con extractos ricos en (poli)fenoles. También, 2 estudios en animales: en uno, las ratas consumieron dos fuentes de (poli)fenoles y bacterias productoras de UROs y en el otro, RSV y CUR encapsulados en EXOs-L. También se realizó 1 estudio in vitro con cultivos bacterianos y otro en modelos celulares de cáncer de mama. Se analizaron muestras de sangre, exosomas, orina, heces, e incubaciones in vitro mediante metabolómica (HPLC-DAD-ESI-Q-MS, UPLC-ESI-QTOF-MS y GC-MS), análisis de la MI por secuenciación (16S ARNr) y reacción en cadena de la polimerasa a tiempo real (qPCR), y análisis bioinformáticos y estadísticos, entre otras técnicas y enfoques. Los principales resultados obtenidos han sido: identificación de un nuevo metabolito (4-hidroxidibencilo) derivado del metabolismo microbiano de RSV; nuevos metabotipos de la MI asociados al metabolismo de RSV (“productores o no de lunularina”); identificación de 10 agrupaciones diferentes de los metabotipos, y caracterización de su MI asociada; identificación de la nueva Uro-G, y aislamiento e identificación de nuevas bacterias implicadas en el metabolismo de UROs (varias especies de Enterocloster), y caracterización de consorcios bacterianos responsables de los UMs; replicación in vivo del perfil de producción de UROs, administrando dichos consorcios y evaluando su seguridad; uso de EXOs-L cargados con RSV y CUR, aumentando su biodisponibilidad y actividad anticancerígena; y finalmente, identificación de E-EVs humanos como transportadores de RSV y sus metabolitos en sangre. Estos resultados contribuyen de forma pionera a identificar estrategias personalizadas, dirigidas a mejorar los efectos saludables de los (poli)fenoles.