Impacto de la obesidad en la población y su relación con la microbiota intestinal
Impact of obesity in the population and its relation with the gut microbiota
Schahrasad Montserrat Cruz Arroyo, Araceli Melendez Avalos, Pedro Antonio Reyes Castillo, David Armando Chavaro Pérez, Alejandro Azaola Espinosa, Lino Mayorga Reyes
Departamento de Sistemas Biológicos, Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Xochimilco, México.
]]>Correspondencia:
Dr. Lino Mayorga Reyes
Dr. Alejandro Azaola
Laboratorio de Biotecnología
Departamento Sistemas Biológicos
Universidad Autónoma Metropolitana
Calz. del Hueso 1100, Coyoacán 04960
e-mail: lmayorga@correo.xoc.uam.mx, azaola@correo.xoc.uam.mx
]]> Fecha de recepción: 12 de diciembre de 2013
Resumen
La obesidad es el resultado de un desequilibrio entre ingesta y gasto de energía, más la información genética y el estilo de vida se genera un incremento en el peso y la grasa corporal. México ocupa el primer lugar en obesidad con una prevalencia de 33 %. La atención médica para un individuo obeso representa el doble de gasto económico que para una persona sana. Esta patología se encuentra relacionada con enfermedades cardiovasculares, hipertensión, cáncer y diabetes mellitus tipo 2. Últimamente, la obesidad se ha relacionado con la microbiota intestinal y una proporción alterada de dos grupos microbianos dominantes; los Firmicutes y los Bacteroidetes. Este desbalance a favor de los Firmicutes, considerados como extractores de energía por sus actividades enzimáticas y junto a la alta ingesta de alimentos, se considera como factores que influyen en la obesidad de los individuos.
Palabras clave: Obesidad, síndrome metabólico, microbiota intestinal.
Abstract
Obesity is a global problem resultant of an imbalance among energy intake and energy expenditure, plus genetic background and lifestyle, generating an increase in body weight and body fat. Today, Mexico occupies the first place in obesity with a prevalence of 33%. The cost of medical care for an obese individual is twice of that of a healthy person. This pathology is related with diseases like type 2 diabetes mellitus, hypertension, cardiovascular diseases and cáncer. Recently, obesity has been associated with an imbalance of two main microbial groups in the human intestinal microbiome: the Firmicutes and the Bacteroidetes.This imbalance in favor of the Firmicutes considered high-energy pullers from meals by their enzymatic activities, together whit large food intake, genetics and lifestyle are considered as factors involved in obesity.
]]> Key words: Obesity, metabolic syndrome, gut microbiota.
Introducción
La Organización Mundial de la Salud (OMS) define a la obesidad como una acumulación anormal o excesiva de grasa que puede ser perjudicial para la salud. Asimismo, la OMS mide el grado de la obesidad mediante el índice de masa corporal (IMC). Esto es, el peso de una persona en kilogramos dividido por el cuadrado de la talla en metros. Una persona con un IMC igual o superior a 30 es considerada obesa.1 También, se puede determinar por medio de la medición del perímetro de cintura (PC), el cociente de cintura-cadera (CC), la medición de pliegues cutáneos y el índice nutricional.2
La obesidad también se considera un estado de inflamación crónica leve, caracterizado por una elevada producción de citoquinas y adipocinas proinflamatorias que contribuyen a alteraciones metabólicas de forma permanente.3 Las concentraciones de mediadores inmunológicos, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), la interleucina IL-6, la IL-1β, la proteína quimioatrayente MCP1 y la leptina, suelen estar elevadas en la sangre periférica de los sujetos obesos, mientras que las de adiponectina, parecen tener efectos antiinflamatorios en la obesidad.4
En el 2005, se realizó un estudio en 106 países que representan el 88% de la población mundial, se encontró que 396 millones de adultos tienen obesidad. Para el año 2030 proyectaron que el número estimado de personas obesas será de 573 millones. Sin embargo, si esta enfermedad no se controla, el número de personas obesas puede aumentar hasta 1,120 millones. Este posible aumento alarmante de la obesidad es porque los niños obesos de hoy se convertirán en adultos obesos.5,6 Este aumento en peso corporal sugiere que la obesidad no sólo se encuentra influenciada por la ingesta calórica como antiguamente se consideraba, sino también por factores socioeconómicos que se muestran en la Tabla 17-10, así como factores genéticos, neurológicos, endocrinos y la actividad física.11,12 Por lo tanto, la obesidad también se pude considerar como una consecuencia de un desequilibrio entre la ingesta y el gasto energético, que conlleva a un incremento excesivo del peso y grasa corporal.13
En México, la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (2012) evaluó a 38,208 personas adultas que representaban a más de 69 millones de mexicanos. La prevalencia de obesidad en este grupo fue de 32.4%, siendo más alta en el sexo femenino (37.5%) que en el masculino (26.8%).14 En cuanto a la obesidad infantil en el 2012, la prevalencia fue de 17.4% para niños y 11.8% para niñas entre los 5 y 11 años de edad. Para hombres y mujeres de 12-19 años fue de 14.5% hombres y 12.1% mujeres.15
En el 2013 se realizó un estudio en hombres y mujeres en donde se calculó el incremento de IMC en la población Mexicana a partir del año 2010 y haciendo una extrapolación al año 2050, y se observa una tendencia en el incremento de la obesidad (Figura 1).16
]]>
Actualmente, México se ha colocado en el primer país de obesidad mundial con una prevalencia de 32.87% (www.fao.org). En el 2008, los costos atribuibles a la obesidad fueron de 42,000 millones de pesos, equivalente a 13% del gasto total en salud (0.3% del PIB). De no aplicar intervenciones preventivas o de control costo-efectivas sobre la obesidad y sus comorbilidades (hipertensión, diabetes mellitus tipo 2, enfermedades cardiovasculares y cáncer), los costos directos podrían ascender para 2017 a 101,000 millones de pesos.14
En el sector salud, de los 32,922,066 derechohabientes que hicieron uso de los servicios médicos del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS) en el año 2006; mujeres, hombres y adultos mayores de 60 años presentaron mayor porcentaje de sobrepeso y obesidad (Figura 2).17
El Indicador de Años de Vidas Saludables (AVISA) por grupo de edad y sus equivalentes en personas, estima a los derechohabientes por sobrepeso u obesidad, cuyo producto por el costo médico correspondiente deriva en el impacto financiero para el IMSS. El gasto en la atención médica de mujeres, hombres y adultos mayores de 60 años con obesidad representó el doble del gasto de una persona en pleno uso de sus funciones (Figura 3).17
Los estudios anteriores, muestran que la obesidad se está convirtiendo en una epidemia, un problema grave de salud pública y es el factor principal de riesgo para desarrollar el síndrome metabólico (SM), enfermedades cardiovasculares (ECV) y diabetes mellitus tipo 2 (DM2).18,19,20 Estas patologías son de gran relevancia, ya que los estudios realizados por el Instituto Nacional de Estadísticas y Geografía (INEGI) en 2011, la DM2 (13.7%), las enfermedades isquémicas del corazón (12%), las del hígado (5.5%) y las cerebrovasculares (5.3%) fueron las principales causas de muerte de la población, las cuales ocasionaron 36.5% de los decesos totales.21
]]> En 2011 DM2 fue la principal causa de muerte en el país con una incidencia de 69.8 defunciones por cada 100 mil habitantes; 74.1% de estas defunciones se concentraron en la población de 60 años y más. Sin embargo, para las ECV se reportó una tasa de 122 defunciones por cada 100 mil habitantes. Es importante señalar que en este grupo se encuentran las defunciones por enfermedades isquémicas del corazón y las enfermedades cerebrovasculares que representan la segunda y cuarta causa de defunción a nivel nacional. De las personas que fallecieron por enfermedades del sistema circulatorio, 51.4% son hombres y 48.6% fueron mujeres de 60 años y más.21Obesidad y síndrome metabólico
Como ya se mencionó, la obesidad es un factor de riesgo para desarrollar SM que se acompaña de otros factores como la hipertensión arterial, alteración de la glucosa, niveles altos de triglicéridos, niveles bajos de lipoproteínas de alta densidad (HDL) y resistencia a la insulina. Estos factores de riesgo conducen al desarrollo de ECV y DM2.22 La OMS fue la primera organización que dio a conocer los criterios clínicos del SM (Tabla 2a),23 entre el más importante esta la resistencia a la insulina, la cual se ve asociada con la DM2.
En el 2001, el Tercer Panel de Expertos sobre la Detección, Evaluación y Tratamiento de los Niveles Sanguíneos Elevados de Colesterol en Adultos (Adult Treatment Panel 111 o ATP III), presentó un conjunto de criterios de riesgo asociados con el estilo de vida, que constituyen el SM; el diagnóstico de SM se establece con la presencia de tres o más componentes (Tabla 2b).24
La versión más reciente del SM está dada por la Federación Internacional de diabetes (IDF), donde esta solo toma en cuenta la circunferencia de la cintura (WC) como criterio principal (Tabla 2c).18 Estos criterios de riesgo están descritos en la Tabla 2 y se han utilizado para la elaboración de estudios del SM (Tabla 3).25-28
En México también se han reportado estudios sobre la prevalencia del SM, Aguilar-Salinas et al.29 realizaron un estudio con 2,158 hombres y mujeres de 20 a 69 años de edad y demostraron que la prevalecía de SM fue de 13.6 % con el criterio de la OMS y de 26.6 % con el criterio NCEP-ATPIII. Así mismo, Halley-Castillo et al.30 en un estudio con 1,366 niños y adolescentes entre 7-14 años de edad, observaron que la prevalencia de SM fue de 19.6% en niños con sobrepeso y obesidad.
]]> Obesidad y Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2)La obesidad es un factor de riesgo que conlleva a la DM2 en donde el síntoma común es la resistencia a la insulina, lo que provoca un deterioro de la regulación de la glucosa en la sangre.19 Algunos estudios longitudinales muestran que la incidencia de DM2 se encuentra asociada a la obesidad. Kramer et al.31 en un estudio con una duración de 20 años, demostraron que en una población de obesos, 4,162 no tenían diabetes y 40,376 tenían DM2, concluyendo que la prevalencia de obesidad aumentó en las personas sin DM2 y que esto repercutió en el probable desarrollo de la DM2 en esta población. Así mismo, Asnawi et al.32 realizaron un estudio que tuvo un seguimiento de 48 años, con 1,256 participantes obesos que no habían desarrollado DM2.
Los resultados mostraron que las personas con antecedentes de obesidad, tuvieron mayor riesgo de desarrollar DM2. Este riesgo fue mayor en hombres y en mujeres mayores de 50 años. T-Nguyen et al.33 realizaron un estudio con 21,205 participantes (delgados y obesos) durante 6 años y demostraron la asociación de la obesidad con la DM2; en los adultos delgados (IMC < 25) la prevalencia de DM2 fue menor, mientras que la prevalencia aumentó considerablemente en todo los pacientes que tenían obesidad.
Obesidad y Enfermedades Cardiovasculares (ECV)
La obesidad es el desorden más común en los países industrializados y se asocia con el incremento en la mortalidad y morbilidad de las ECV.34 Goya-Wannamethee et al.35 estudiaron las enfermedades asociadas al sobrepeso y la obesidad en un seguimiento durante 20 años con 4,232 hombres británicos de 60 a 79 años y concluyeron que las personas de edad avanzada con sobrepeso y obesidad padecen patologías asociadas a trastornos relacionados con ECV. Jiang et al.36 en un estudio de 8 años con 85,949 hombres y mujeres de 55 a 74 años de edad, clasificados mediante el IMC en delgados, con sobrepeso y obesos, demostraron que el riesgo de desarrollar alguna enfermedad cardiovascular aumentó en los obesos mientras que los sujetos delgados y con sobrepeso no mostraron riesgo de desarrollar ECV. Félix-Redondo et al.37 realizaron un estudio con 28,887 participantes hombres y mujeres de 35 a 75 años, clasificándolos en delgados, con sobrepeso y obesos con base a su IMC y CC. Los resultados demostraron que los factores de riesgo para desarrollar ECV aumentaron significativamente en relación al IMC o al CC y no encontraron una relación de las ECV con la edad.
Como la obesidad es un factor central para desarrollar SM, DM2 y ECV y que estas son principales causas de muerte, se han implementado alternativas que ayudan a combatir la obesidad.
Alternativas para la obesidad
La FDA (Food and Drug Administration) actualmente permite el uso de ciertos medicamentos en tratamientos contra la obesidad,38,39 y que incluyan otro tipo de alternativas como la dieta, actividad física, y en algunos casos la implementación de técnicas quirúrgicas como bypass gástrico, que ha demostrado ser eficaz para la erradicación de la obesidad. Este procedimiento consiste en separar una pequeña parte del estómago que se conecta directamente a los intestinos, las personas tienden a sentir menos hambre, se siente llenan más rápido, queman más calorías en reposo y pierden hasta un 75% de grasa.40 En cuanto a la dieta, se sabe que el exceso de energía obtenida se debe a los alimentos ricos en carbohidratos y grasas, existiendo una correlación entre las grasas consumidas y la ganancia de peso.41 La actividad física se relaciona con los procesos de regulación para el mantenimiento de la masa corporal y la adiposidad, esto representa el 20-50% de gasto energético,42 por lo que el prospecto ideal es reducir la ingesta de calorías y a su vez aumentar la actividad física.43
¿Cómo se relaciona la microbiota intestinal con la obesidad?
En los últimos años, se ha demostrado que existe una correlación entre la microbiota intestinal y la obesidad.
]]> De acuerdo con el Centro Nacional de Información en Biotecnología (NCBI por sus siglas en inglés) del Instituto Nacional de Salud (NIH, USA), los primeros estudios de obesidad se empezaron a publicar en 1880 y las publicaciones sobre microbiota intestinal iniciaron en el año de 1984. El creciente interés de la comunidad científica internacional por el estudio de la microbiota intestinal y la obesidad se muestra con el aumento significativo de artículos publicados como se observa en la Figura 4. Bäckhed et al.44 en el año 2004, reportaron la relación que existe entre la acumulación de grasa y la microbiota intestinal. Los autores trasplantaron la microbiota intestinal de ratones normales a ratones libres de gérmenes utilizados como receptores y observaron un incremento del 47% en la acumulación de grasa corporal sin un aumento en el consumo de alimentos. De ahí surgió la hipótesis de que la composición de la comunidad microbiana intestinal incrementa la extracción de energía de los alimentos que produce el aumento de grasa corporal. En la Tabla 445-55 se mencionan otros estudios de la relación de la microbiota intestinal con la obesidad.
Mecanismo de interacción de la microbiota intestinal con la obesidad
La microbiota intestinal y su efecto en la obesidad es debido a las actividades metabólicas de las bacterias, que tienen la capacidad de extraer energía a partir de los alimentos, que ayuda a su proliferación y almacenamiento de calorías en tejido adiposo.56,57 Existen tres mecanismos implicados en el almacenamiento de calorías en forma de grasa.
El primer mecanismo incluye las funciones metabólicas mediante la fermentación de carbohidratos complejos que el hombre no puede degradar, como productos del metabolismo se producen ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como acetato, propionato y butirato. Los AGCC tienen diferentes funciones; como fuente de energía en las células epiteliales del intestino grueso e intervienen en los procesos de gluconeogénesis y lipogénesis en hepatocitos, colonocitos y adipocitos. También, actúan como moléculas de señalización que estimulan efectos antiinflamatorios, anti-tumorigenicos y regulan la expresión de hormonas como leptina y péptido YY, encargadas de la regulación del apetito y el metabolismo de la energía en los adipocitos.58,59
En el segundo mecanismo, la microbiota intestinal suprime el factor de ayuno inducido por adipocitos (Fiaf) cuya función es inhibir la lipoproteína lipasa (LPL). Al existir un aumento de LPL se favorece la velocidad de absorción de ácidos grasos que se van a depositar en músculo y tejido adiposo.56,60
El tercer mecanismo está dado por la proteína kinasa AMP (AMPK), que funciona como un indicador de combustible al controlar el estado de energía celular. Su actividad es regulada por las hormonas leptina y adiponectina, la falta de oxígeno, ejercicio y por bajos niveles de glucosa. La microbiota intestinal suprime el AMPK y favorece la acumulación de ácidos grasos de cadena larga en las células del colon, hígado y tejido adiposo.56
]]> Cada mecanismo está ligado entre sí, tal como se muestra en la Figura 561 donde se observa que los nutrientes consumidos por la microbiota intestinal van a aportar la formación, distribución e incremento de las grasas que contribuyen a la obesidad.
Actualmente, la relación de la obesidad y la microbiota intestinal, sigue siendo de gran impacto. Como se demuestra en la Figura 4 y en la Tabla 4, los estudios realizados todavía no son suficientes para demostrar cómo la microbiota intestinal puede ser responsable de la salud o la enfermedad de un individuo. Es por ello que se necesita conocer más la interacción entre el huésped y la microbiota intestinal y así responder a la pregunta ¿qué o quiénes viven dentro del cuerpo y como interaccionan con este?
Conclusiones
El metabolismo energético en humanos puede ser regulado por la presencia, composición y acción metabólica de la microbiota intestinal. Además, los productos metabólicos de la microbiota participa en el almacenamiento de grasa en los adipocitos. La microbiota intestinal de los obesos está alterada, comparada con aquellos individuos delgados, lo que podría explicar su mayor eficiencia en la extracción de energía a partir de los alimentos. El contenido en grasa de la dieta también es un factor que puede alterar la composición de la microbiota intestinal, a través del aumento de las concentraciones plasmáticas de LPS y el consiguiente desarrollo de un estado pro inflamatorio que facilita la aparición de resistencia a la insulina. El consumo de prebióticos o de probióticos podría ayudar a mantener la homeostasis de la microbiota intestinal, previniendo las alteraciones anteriormente descritas y estimulando mecanismos implicados en la sensación de saciedad.
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