Relevancia de la fermentacin de protenas para la salud
intestinalLos efectos de la exposicin a largo plazo de la mucosa
colnica a los compuestos luminales producto de fermentacin de
protenas son poco clarosLa degradacin anaerbica de protena no
digerida o endgena en el colon por la microbiota residente, un
proceso tambin llamado putrefaccin, es generalmente considerado
como perjudicial para la salud del anfitrin. La fermentacin de
protenas resulta en la produccin de un amplio rango de metabolitos
que estn en contacto directo con la mucosa colnica y pueden
interactuar directamente con las clulas de la mucosa. La
fermentacin de protenas ha sido implicada principalmente en la
etiologa del cncer colorrectal (CRC, por sus siglas en ingls), pero
tambin en la colitis ulcerativa (UC, por sus siglas en ingls) y en
procesos fisiolgicos como el envejecimiento. Actualmente, el
impacto de la fermentacin de protenas en la salud intestinal se ha
vuelto particularmente relevante en virtud de la amplia aplicacin
de dietas altas en protena para la prdida de peso y el
mantenimiento del peso corporal.Hace ms de 30 aos surgi la hiptesis
de que la fermentacin de protenas puede contribuir al desarrollo
del cncer de colon. Se postul que el metabolismo bacteriano de
compuestos dietarios o endgenos estaba involucrado en la etiologa
del cncer de colon y se seal a la conversin bacteriana de los cidos
biliares en compuestos con propiedades co-carcinognicas. Sin
embargo, la asociacin observada entre la ingesta elevada en carne y
un incremento en la frecuencia del cncer de colon no podra ser
explicada por un incremento en las concentraciones de cidos
biliares en el colon, pues la ingestin de carne solamente tiene un
pequeo efecto en la excrecin fecal de cidos biliares. El hecho de
que las protenas son el principal constituyente de la carne y de
que se encontrara que los metabolitos de la fermentacin de
protenas, como el amoniaco (NH3), compuestos fenlicos o metabolitos
de triptfano fueran potencialmente carcinognicos sugiri una posible
relacin entre la ingestin de carne, la fermentacin de protenas y el
cncer de colon.Indicaciones adicionales de los efectos
deteriorantes de la fermentacin de protenas en la salud intestinal
se derivaron de la observacin de que la fermentacin de protenas se
vuelve ms dominante en aquellas regiones del colon que son ms
afectadas por las enfermedades, como el colon distal. La UC
comienza en el recto y se esparce proximalmente y cerca del 60% de
los cnceres de intestino grueso estn localizados en el colon distal
o el recto. Varios grupos de investigacin han evaluado el impacto
de la ingestin prolongada de grandes cantidades de carne,
encontrando que el consumo prolongado de cantidades altas de carnes
rojas y carnes procesadas puede incrementar el riesgo de cncer en
la porcin distal del intestino grueso.Factores que afectan la
fermentacin de protenasEn las dietas occidentales, un promedio de
15%-20% de la ingestin de energa es derivada de la ingestin de
protenas. La cantidad de protena que entra al colon depende del
contenido de protena del alimento ingerido y la digestibilidad de
la protena. La digestibilidad de protenas de fuentes animales
excede el 90% y es generalmente superior a la digestibilidad de las
protenas vegetales (70%-90%). Las protenas lcteas, suero y caseina,
parecen ser ligeramente ms digeribles que las protenas de la carne.
Utilizando tcnicas de istopos estables, se ha comparado la
digestibilidad de protena de huevo cruda y cocida, mostrando que la
cantidad de protena que entra al colon y la cantidad de metabolitos
de la fermentacin retirados en la orina depende de la
digestibilidad de las protenas. Similarmente, la termolizacin de
caseina (calentada a 180C por 1 hora) disminuye significativamente
la digestibilidad de la protena e incrementa el grado de
fermentacin de la protena. Sin embargo, en pacientes de ileostoma,
la digestibilidad de diferentes fuentes de protena (res y queso) es
similar, y la salida de nitrgeno ileal est estrechamente
correlacionada con la ingestin de nitrgeno dietario, sugiriendo
que, en una dieta mixta normal, es la cantidad de protena en la
dieta ms que su fuente lo que determina la cantidad que alcanza el
colon.Productos de la fermentacin de protenasLa degradacin de
protenas en el colon comienza con la hidrlisis de las protenas en
pptidos ms pequeos y aminocidos por las proteasas y peptidasas
bacterianas que son ms activas en un pH neutro a alcalino. En el
colon proximal, el pH es ms cido debido a la produccin de cidos
grasos de cadena corta (SCFA, por sus siglas en ingls) por la
fermentacin de carbohidratos. Durante la progresin a partes ms
distales del colon, los carbohidratos se agotan, el pH se
incrementa y la fermentacin de protenas se vuelve ms
eficiente.Aunque los SCFA son los principales productos de la
fermentacin de carbohidratos, estos tambin son producidos a partir
de muchos aminocidos por desaminacin reductora. Los SCFA son
rpidamente absorbidos en el colon y son generalmente considerados
como benficos para el anfitrin. Butirato es la fuente de energa ms
importante para los colonocitos y juega un importante papel en la
proliferacin y diferenciacin. Funciones adicionales incluyen la
inhibicin de la carcinognesis e inflamacin colnicas, reduccin del
estrs oxidativo y reforzamiento de la barrera de defensa colnica.En
contraste a los SCFA, los cidos grasos de cadena ramificada (BCFA,
por sus siglas en ingls) se originan exclusivamente de la
fermentacin de aminocidos ramificados. Isobutirato, isovalerato y
2-metilbutirato son producidos de la fermentacin de valina, leucina
e isoleucina, respectivamente.El NH3 es producido por bacterias a
travs de la desaminacin de aminocidos y en menor medida a travs de
la hidrlisis de urea, catalizada por la actividad de la ureasa
bacteriana. Hasta 3.5-4.0 g de NH3 son liberados cada da en la
intestino, resultando en concentraciones luminales en humanos de
hasta 60 mmol/Kg de contenido luminal. El amoniaco puede ser
utilizado por las bacterias, para su propio metabolismo y sntesis
de protena. Alternativamente, es absorbido por los colonocitos,
transformados a urea en el hgado y excretados en la orina.La
degradacin bacteriana de aminocidos aromticos en el lumen colnico
resulta en la produccin de cido fenlico y compuestos indlicos. Los
productos de degradacin de tirosina incluyen
4-hidroxifenilpiruvato, 4-hidroxifenillactato,
4-hidroxifenilpropionato y 4-hidroxifenilacetato, as como fenol,
p-cresol y 4-etilfenol. El metabolismo bacteriano de fenilalanina
produce derivados similares, como fenilpiruvato, fenillactato,
fenilacetato y fenilpropionato. La degradacin de triptfano genera
indol, 3-metilindol (escatol), indolacetato e indolpropionato. Los
compuestos fenlicos son en buena medida absorbidos por el colon,
desintoxicados en la mucosa del colon y el hgado por la conjugacin
de glucurnido y sulfato, y finalmente excretados en la orina. Ms
del 90% de los compuestos fenlicos urinarios son excretados como
p-cresol.Los BCFA, los fenoles y los indoles no son producidos por
enzimas humanas y son por lo tanto metabolitos bacterianos colnicos
nicamente. Como consecuencia, la excrecin de estos metabolitos es
con frecuencia considerada como un marcador para estimar el grado
de fermentacin de protenas en el colon.La fermentacin de sulfato de
mucinas as como los aminocidos con azufre dietarios, tales como
metionina, cistina, cisteina y taurina, por bacterias reductoras de
sulfato, resulta en la produccin de sulfuro de hidrgeno (tambin
conocido como cido sulfhdrico) o H2S. El H2S es un agente
extremadamente txico; la dosis letal media (LD50, por sus siglas en
ingls) en roedores es comparable con el cianuro, y las
concentraciones luminales de H2S en al intestino grueso estn entre
1.0 mM y 2.4 mM. El consumo de aminocidos de azufre flucta con la
ingestin de protena. Una prueba clnica cruzada aleatorizada en 5
hombres sanos compar la concentracin de sulfuro fecal despus de una
dieta de 10 das que iba de 0g/da de carne (51 g/da de protena) a
600 g/da de carne (212 g/da de protena). La concentracin de sulfuro
fecal se correlacion significativamente con la ingestin de protena
dietaria.Finalmente, la descarboxilacin de aminocidos resulta en la
aparicin de aminas en el intestino. Las aminas y poliaminas
luminales surgen de la secrecin endgena, de poliaminas dietarias
que no han sido absorbidas y de la liberacin de clulas descamadas.
Monoaminaoxidasas y diaminaoxidasas presentes en la mucosa
intestinal desintoxican las aminas producidas por la microbiota
intestinal. Adicionalmente, las aminas juegan un papel en la
formacin de N-nitrosaminas, por condensacin de una amina secundaria
con nitrito en un ambiente acdico o en un pH neutro cuando es
catalizada por enzimas bacterianas.Potencial txico de la
fermentacin de protenasEstudios in vitroLos efectos de la
fermentacin de protenas han sido conocidos a partir de experimentos
in vitro en los cuales, clulas aisladas de las criptas colnicas o
de tejido de colon, han sido expuestas a metabolitos individuales,
potencialmente dainos.AmoniacoDebido a la degradacin bacteriana y
al reciclaje de nitrgeno endgeno, el epitelio colnico est
constantemente expuesto a NH3. Se ha encontrado que la sntesis de
pirimidina y la subsecuente incorporacin en el RNA en las clulas
epiteliales del intestino, es estimulada despus de su incubacin con
amoniaco. La incubacin de colones distales aislados de rata con
amoniaco (75 mM) estimula la proliferacin de clulas epiteliales sin
cambiar el tamao de las criptas. En contraste, la exposicin de
criptas colnicas aisladas de cerdo por 4 horas a NH4Cl (50 mM) no
altera la viabilidad celular, juzgada por mediciones de la
integridad de la membrana.El etiquetado con bromodesoxiuridina fue
investigado despus de incubar biopsias humanas del colon ascendente
con 10 mM de butirato de amonio o butirato de sodio equimolar.
Sorprendentemente, no se observ diferencias en los ndices de
etiquetado, llevando a hipotetizar que un efecto txico del amonio
fue contrarrestado por un efecto diferenciador del
butirato.p-Cresol y fenolLa viabilidad de clulas epiteliales
colnicas aisladas de biopsias humanas fue disminuida despus de
exposicin a fenol 1.25 mM, una concentracin fisiolgicamente
relevante, mientras que claramente concentraciones superiores de
fenol (20 mM) se requirieron para reducir la viabilidad de clulas
HT-29 (linea celular de adenocarcinoma grado II de colon humano).
La resistencia transepitelial de clulas Caco-2 (linea de clulas
heterogneas de adenocarcinoma del epitelio colorrectal humano) ha
sido disminuida despus de su incubacin con NH3 (10-100 mM), fenol
(1-10 mM) y cidos biliares primarios y secundarios (50-250 M). Otro
grupo de investigacin ha confirmado el efecto del fenol en la
permeabilidad celular en clulas SK-CO15, las cuales son clulas
epiteliales transformadas del intestino humano. Este efecto fue
dependiente de la dosis y se increment con la duracin de la
exposicin. La permeabilidad de clulas epiteliales fue tambin
disminuida significativamente despus de su exposicin a p-cresol
(10-50 M). Es posible que el adelgazamiento o aumento en la
permeabilidad de la capa mucosa incremente la accesibilidad de un
amplio rango de agentes a la mucosa colnica, incluyendo agentes
genotxicos.Sulfuro de hidrgenoEl potencial txico del H2S en las
clulas colnicas est bien documentado. Despus de la exposicin a
hidrosulfuro de sodio (NaHS), la proliferacin en clulas no
transformadas de cripta intestinal de rata (clulas IEC-18) se
incrementa. Una serie de experimentos in vitro ha revelado que H2S
afecta diferentes rutas celulares a concentraciones similares a
aquellas encontradas en el colon. El sulfuro provoca dao al cido
desoxirribonucleico (DNA, por sus siglas en ingls) genmico en
clulas de cncer colnico (clulas HT-29) a concentraciones de 250 M,
evidenciado por un ensayo Cometa modificado en el cual se inhibi la
reparacin del DNA. Resultados similares fueron obtenidos cuando
ncleos desnudos de clulas ovricas de cricetino (hmster) chino
fueron tratados con sulfuro (1 M), indicando que no se requiere
metabolismo celular para que el sulfuro induzca genotoxicidad.
Adicionalmente, el nmero de bases oxidadas se increment despus del
tratamiento con sulfuros. La coincubacin con butilhidroxianisol, un
eliminador de radicales, reduce el dao al DNA inducido por H2S,
sugiriendo que este dao podra estar mediado por radicales. En
clulas epiteliales no transformadas de intestino humano, la
expresin de los genes involucrados en la progresin del ciclo
celular, inflamacin y reparacin del DNA estuvo modulada por el
sulfuro. La expresin del gen COX-2, la cual est elevada en la
mayora de los CRC humanos, fue significativamente estimulada.Adems
de inducir el dao al DNA, el sulfuro previene la oxidacin de
butirato en los colonocitos. La oxidacin de butirato fue inhibida
despus de la exposicin de colonocitos normales de rata a sulfuro (0
mM-2.5 mM). La inhibicin de la oxidacin de butirato induce un
estado deficiente en energa, resultando finalmente en una reduccin
de la absorcin de sodio, reduccin en la secrecin de mucina y una
vida ms corta de los colonocitos. H2S tambin inhibe la respiracin
celular, al menos en parte, actuando como un inhibidor de la
citocromo c oxidasa, la cual es la etapa final en la produccin de
trifosfato de adenosina (ATP, por sus siglas en ingls). En
homogenados de clulas epiteliales colnicas, concentraciones
micromolares (0.5 M-5 M) de NaHS inhiben la actividad de la
citocromo c oxidasa.Estudios en animalesEfecto de los metabolitos
de la fermentacin de protenasLa perfusin de colon de rata con
acetato/cloruro de amonio 35 mM, comparado con una solucin salina,
induce significativo dao a la mucosa histolgica y prdida moco. En
un modelo rata con carcinognesis de colon inducida qumicamente
(N-metil-N-nitro-N-nitrosoguanidina), la infusin intrarrectal de
acetato de amonio durante 52 semanas resulta en un incremento en
adenocarcinoma colnico.Varias lineas de evidencia experimental
implican al sulfuro como un agente daino en la patognesis de UC. En
modelos animales experimentales, es posible inducir un estado
patolgico similar al observado en UC utilizando 2 formas de
sulfatos indigeribles, dextrano sulfato de sodio y carragenina
conteniendo sulfato.En ratas tratadas con NaHS (10 mM-30 mM) o
solucin salina va un estoma por 4 das (agudo) o 90 das (crnico), la
oxidacin de butirato se reduce tanto en experimentos agudos como
crnicos.Efecto de la ingestin de protenasSe ha investigado en ratas
la asociacin entre la produccin de metabolitos de la fermentacin
colnica de protenas y la promocin de la carcinognesis en el colon.
Caseina, protena de soya y clara de huevo fueron termolisadas para
disminuir su digestibilidad y fueron adicionadas a dietas para
ratas. El calentamiento de la caseina por 1 hora increment la
fermentacin de protena evidenciada por amoniaco fecal y fenoles
urinarios. Sin embargo, el calentamiento por 2-4 horas llev a un
efecto menos marcado. En contraste, la promocin de focos de criptas
colnicas aberrantes fue mayor con la administracin de caseina
termolisada por 2 o ms horas. La termolisis de soya y clara de
huevo promueve el tamao de la cripta aberrante. Estos resultados no
apoyan la hiptesis de que los productos de la fermentacin de
protenas juegan un importante papel en la promocin de cncer de
colon.La evidencia ms convincente que asocia la fermentacin de
protena con el CRC se deriva de una serie de experimentos en ratas.
Dichos estudios investigaron el impacto de intervenciones dietarias
con diferentes fuentes y cantidades de protena en el riesgo de
CRC.En comparacin con una dieta de protena normal (15% caseina), el
dao gentico al colonocito se increment significativamente cuando se
administr a las ratas una dieta alta en protena, como caseina
(25%), soya (25%), carne blanca o roja (25% y 35%), pero no como
protena de suero (25%). La carne roja indujo ms dao gentico que la
carne blanca, lo cual fue explicado por el hecho de que la carne
roja contiene mayores cantidades de hemo que la carne blanca. El
hemo estimula la produccin de compuestos N-nitroso endgenos
genotxicos en el intestino humano.El consumo de una dieta alta en
caseina (25%) estuvo asociado con niveles significativamente
incrementados de p-cresol fecal, comparado con una dieta con 15% de
caseina. Adicionalmente, los niveles de p-cresol se correlacionaron
significativamente con el dao gentico. Luego del consumo de una
dieta alta en carne roja y blanca, los niveles cecal y fecal de
p-cresol se incrementaron significativamente. Aunque no se
proporcion correlacin con el grado de dao gentico, estos resultados
sugieren una asociacin entre la fermentacin de protena y el dao
gentico.La substitucin de caseina por protena de papa, la cual
tiene una menor digestibilidad, en la dieta de las ratas, increment
significativamente la excrecin urinaria de p-cresol y las
concentraciones intestinales de BCFA, y estuvo asociada con un
incremento en la tumorignesis intestinal. Interesantemente, los
tumores en el intestino delgado se incrementaron despus de la
administracin de protena de papa. Se ha sugerido que aunque los
productos dainos de la fermentacin son producidos en el colon,
estos podran actuar sistmicamente en las clulas del intestino
delgado.Adicionalmente, el mayor dao al DNA luego de una ingestin
grande protena se ha asociado con el adelgazamiento de a barrera
mucosa colnica, el cual es nuevamente ms pronunciado por la protena
animal (carnes), comparada con la protena de lcteos o plantas. En
otro estudio, el dao y la proliferacin de clulas epiteliales, as
como la citotoxicidad de agua fecal se increment en ratas que
consumieron protena de soya (20%) versus una dieta con caseina
(20%). En contraste, otro grupo de investigacin observ en ratas un
efecto ms protector de la protena de soya (25%) que en la caseina
(25%), ms que un efecto estimulante en los parmetros de riesgo de
cncer de colon.Recientemente, se ha demostrado que ratas
alimentadas con una dieta alta en protena (53% de protena versus un
14% en una dieta normal) tuvieron un marcado decremento en la
altura de las membranas vellosas del colonocito, lo cual coincidi
con una mayor actividad de proteasa colnica y un incremento en el
contenido de amoniaco en el lumen colnico. La relacin entre los
diferentes parmetros medidos no se investig a profundidad.La
genotoxicidad del agua cecal de ratas es significativamente ms alta
luego de una dieta con res a la barbacoa como fuente de protena,
comparada con caseina. El contenido de protena en ambas dietas fue
equivalente a 17% de la dieta total. El hecho de que la
genotoxicidad fuera detectable en el agua cecal indica que el
pasaje a travs del colon no es esencial para generar genotoxinas.
Sin embargo, dado que la genotoxicidad del agua cecal no se
comparcon la genotoxicidad del agua fecal, no puede excluirse que
el metabolismo adicional durante el pasaje a travs del colon podra
haber incrementado la genotoxicidad.Estudios en humanosEstudios
epidemiolgicosVarios estudios epidemiolgicos, pero no todos, han
encontrado una asociacin entre la ingestin de carne y
particularmente la ingestin de carne roja y el riesgo de
desarrollar adenomas o CRC. Solamente algunos estudios
epidemiolgicos reportaron hallazgos para la ingestin de protena.
Varios estudios prospectivos reportaron asociaciones no
significativas entre el consumo total de protena y el riesgo de
CRC. En un meta-anlisis, incluyendo 3 estudios de cohorte y 3
estudios de caso-control, no se encontr una asociacin significativa
entre la protena animal o la protena de carne y el riesgo de CRC.
En un estudio caso-control reciente en caucsicos y afroamericanos,
el consumo total de protena estuvo asociado con una reduccin
significativa en el riesgo de CRC distal en caucsicos y una
asociacin no significativa con un menor riesgo en
afroamericanos.Los estudios epidemiolgicos son considerablemente
obstaculizados por colinearidad entre diferentes factores dietarios
y entre factores dietarios y de estilo de vida. Adems de la
protena, la ingestin de carne roja est asociada con grasa animal
saturada, hierro de hemo o aminas heterocclicas (formadas durante
el rostizado de la carne), todos los cuales han sido asociados con
un incremento en el riesgo de CRC. La inhabilidad para aislar estos
factores y analizarlos independientemente hace extremadamente
difcil revelar los mecanismos detrs de la asociacin entre el
consumo de carne roja y CRC. En un reporte de consenso, el Fondo
Mundial de Investigacin en Cncer (WCRF, por sus siglas en ingls) y
el Instituto Americano para la Investigacin en Cncer (AICR, por sus
siglas en ingls) concluyeron que exista evidencia convincente para
apoyar una asociacin positiva entre el consumo tanto de carnes
rojas como procesadas y el CRC. Sin embargo, la evidencia para
implicar componentes especficos de la carne es inadecuada.La
relacin entre la fermentacin de protena y las enfermedades
inflamatorias del intestino (IBD, por sus siglas en ingls) no ha
sido investigada directamente. No obstante, varios estudios han
examinado la asociacin entre la dieta pre-enfermedad y la aparicin
de la enfermedad. La mayora de estos estudios fueron estudios
retrospectivos y son por lo tanto tendientes a sesgo al recordar.
En un estudio prospectivo de cohorte entre ms de 67 mil mujeres, la
protena total elevada, en particular la protena animal, estuvo
asociada con un incremento significativo en el riesgo de enfermedad
de Crohn (CD, por sus siglas en ingls) y UC. Estos resultados
fueron consistentes con la observacin de un grupo de
investigadores, que encontraron una correlacin significativa entre
el incremento en la incidencia de CD en Japn y un incremento
dietario en la ingestin de protena animal. En contraste, un estudio
prospectivo anidado de caso-control en una sub-cohorte del estudio
EPIC (siglas en ingls de la Investigacin Prospectiva Europea en
Cncer y Nutricin) no pudo detectar una asociacin entre UC y la
dieta. En una revisin sistemtica reciente, englobando 19 estudios
con ms de 2,600 pacientes de IBC y ms de 4 mil controles, los
consumos dietarios altos de carne fueron asociados con un
incremento en el riesgo de CD y UC.Adicionalmente, en un estudio de
cohorte observacional prospectivo, la ingestin elevada de carne
(particularmente la carne roja y la carne procesada) y bebidas
alcohlicas predijo un incremento en la posibilidad de recada para
pacientes de UC. La carne roja contiene grandes cantidades de
aminocidos de azufre, mientras que las carnes procesadas y las
bebidas alcohlicas contienen altas cantidades de sulfitos o
sulfatos. Se ha sugerido que una dieta alta en azufre resulta en la
generacin de H2S y dao a la mucosa en el colon. En efecto, los
pacientes de UC sin tratamiento tienen concentraciones fecales
significativamente mayores de H2S que los controles (0.55 mM versus
0.25 mM).Estudios de intervencinEl ensayo Cometa es utilizado con
frecuencia en estudios de intervencin para explorar la
genotoxicidad del agua fecal como un biomarcador para estudiar la
asociacin entre la dieta y el cncer de colon.Utilizando esta
tcnica, se ha demostrado en sujetos sanos que una dieta alta en
grasas y carne, pero baja en fibra, casi dobla la genotoxicidad del
agua fecal, comparada con una dieta baja en grasa y carne. Aunque
el consumo de protena animal fue ms alto en la dieta alta en grasa
y carne, la ingestin total de protena fue ms alta en la dieta baja
en grasa (99.5 g/10 MJ) que en la dieta alta en grasa (75.1 g/10
MJ). El cambiar de una dieta rica en productos lcteos a una dieta
libre de productos lcteos estuvo acompaado por una reduccin del 30%
en la ingestin de protena y result en un incremento significativo
en la citotoxicidad del agua fecal, mientras que la genotoxicidad
permaneci sin cambio. Se asumi que el dramtico decremento en la
ingestin de calcio, al excluir los productos lcteos fue responsable
del incremento en citotoxicidad.Una prueba dietaria estrictamente
controlada en 12 sujetos hombres sanos, compar la genotoxicidad del
agua fecal despus de una dieta con 60g/da de carne roja
(conteniendo 65 g de protena), una dieta con 420 g/da de carne roja
(conteniendo 143-150 g de protena) y una dieta vegetariana
(conteniendo 143-150 g de protena). No se encontraron diferencias
en la genotoxicidad del agua fecal. Aunque no se especific, es
factible que la fermentacin de protena fuera mayor despus de una
dieta con 420 g/da de carne roja y en la dieta vegetariana que
despus de una dieta con 60 g/da de carne roja.Un grupo de
investigacin compar la toxicidad del agua fecal despus de una dieta
de prdida de peso alta en protena y carne roja (35% de protena) o
alta en carbohidratos (17% de protena), midiendo tambin los
metabolitos de fermentacin como biomarcadores indicadores de la
salud intestinal. Se encontr una reduccin significativa en el dao
total del DNA despus de 12 semanas de una reduccin intensiva de
peso, independientemente de la dieta, sugiriendo que la prdida
activa de peso y/o restriccin de energa ha reducido el potencial
genotxico del agua fecal. Aunque la excrecin fecal de fenol o
p-cresol no cambi, la excrecin de p-cresol estuvo dbilmente
correlacionada con el dao al DNA, lo cual se consider consistente
con su papel hipottico en la genotoxicidad del agua fecal. Para
eliminar la influencia de la restriccin energtica en la
genotoxicidad del agua fecal, un estudio similar deber realizarse
en sujetos con una dieta no diseada para bajar de peso.Mecanismos
que influyen en la fermentacin de protenasLa estrategia ms simple
para reducir el grado de compuestos potencialmente dainos derivados
de la fermentacin de protenas, es probablemente una reduccin en la
ingestin de protena dietaria. Una estrategia dietaria alternativa
incluye la administracin de prebiticos, probiticos o simbiticos.Las
intervenciones dietarias con prebiticos, probiticos o simbiticos
han mostrado consistentemente un incremento en la fermentacin
sacaroltica, concomitante con un decremento en la fermentacin
proteoltica.La administracin de almidn resistente (RS, por sus
siglas en ingls) a ratas disminuye significativamente la excrecin
urinaria de p-cresol y la excrecin de nitrgeno urinario. La
provisin de fructooligosacridos (FOS, por sus siglas en ingls) o
xilooligosacridos a ratas disminuye la excrecin urinaria de
nitrgeno e incrementa la excrecin fecal de nitrgeno.En humanos que
consumen una dieta alta en RS, el amoniaco fecal as como el
p-cresol fecal, el fenol fecal y el fenol total fueron
significativamente disminuidos. En hombres sanos, el consumo de RS
tipo 3, pero en de RS tipo 2, disminuye significativamente el
amoniaco fecal. El consumo de lactulosa o lactitol por 4 semanas ha
resultado en concentraciones fecales de fenol, p-cresol, indol y
escatol significativamente reducidas. El consumo de isomalta no
afect el amoniaco o el p-cresol fecales.En otros estudios, la
fermentacin de protena fue reducida despus de una intervencin
dietaria con inulina, inulina enriquecida con oligofructosa (OF-IN,
por sus siglas en ingls), oligosacridos de arabinoxilano y
lactulosa. Para evaluar el metabolismo colnico del amoniaco, se
administr amoniaco etiquetado con 15N y se midi la excrecin de la
etiqueta 15N en orina y heces. La administracin de prebiticos y
probiticos estimul la asimilacin bacteriana de amoniaco, lo cual es
reflejado en una mayor fraccin de [15N]NH3 fijado por las bacterias
y excretado en las heces, as como una menor fraccin de la etiqueta
siendo excretada en la orina.En sujetos sanos, Lactobacillus casei
Shirota y Bifidobacterium breve (producto comercial Yakult)
disminuyeron significativamente el p-cresol urinario y afectaron
favorablemente el metabolismo de amoniaco. Tambin la ingestin por 4
semanas de Lactobacillus rhamnosus GG disminuy la excrecin urinaria
de p-cresol.Ms recientemente, se ha evaluado el impacto de
intervenciones dietarias utilizando un enfoque metabonmico, el cual
permite evaluar el metabolismo colnico con un acercamiento
arriba-hacia-abajo, derivando la necesidad de una hiptesis a
priori. Se obtuvieron muestras fecales antes y despus del consumo
de un alimento simbitico (0.5 g de FOS, 109 unidades formadoras de
colonia -CFU, por sus siglas en ingls- de Bifidobacterium longum y
109 CFU de Lactobacillus acidophilus, 2 veces/da) por 30 das. El
anlisis 1H-NMR y el anlisis estadstico multivariado mostraron un
cambio de un metabolismo ms proteoltico a uno ms sacaroltico, lo
cual fue considerado un beneficio a la salud de los consumidores.
Un estudio similar caracteriz el impacto de la ingestin por 1 mes
de un simbitico (0.5 g de FOS, 109 CFU de Bifidobacterium longum y
109CFU de Lactobacillus helveticus). Los metabolitos que estuvieron
positivamente correlacionados con la administracin del simbitico
pertenecieron principalmente a las cetonas y los SCFA, mientras que
las concentraciones de 1-octanol, tiofeno y nonanona disminuyeron
significativamente despus del periodo de alimentacin.Un cambio de
fermentacin proteoltica a sacaroltica fue tambin confirmado despus
de la administracin de una combinacin simbitica de OF-IN (2 x 10
g/da) y Lactobacillus casei Shirota ( 2 x 6.5 x 109/da). La
disminucin en la fermentacin proteoltica estuvo evidenciada por un
decremento significativo en dimetiltrisulfuro y etilbenceno, un
metabolito de la degradacin de fenilalanina.En todos los estudios
mencionados, el cambio observado de fermentacin proteoltica a
sacaroltica fue considerado como benfico para la salud. Sin
embargo, en ninguno de dichos estudios se midi algn parmetro de
salud intestinal. Es deseable que estudios futuros corrijan esta
carencia en el diseo experimental.Independientemente de los
estudios que muestran un decremento en la fermentacin de protena
despus de la administracin de prebiticos, probiticos o simbiticos,
un gran nmero de estudios animales han demostrado que el
tratamiento con prebiticos, probiticos o simbiticos reduce la
incidencia de tumores y lesiones precancerosas en el colon.Despus
de intervenciones en humanos con yogur estndar y yogur suplementado
con Lactobacillus acidophilus 145 y Bifidobacterium longum 913, se
compar la toxicidad del agua fecal de muestras recolectadas de
ambos grupos. El agua fecal fue significativamente menos genotxica
en el grupo que recibi el yogur con probitico.En una prueba
aleatorizada controlada con placebo en pacientes polipectomizados y
pacientes de cncer de colon, una intervencin simbitica
(Lactobacillus rhamnosus GG, Bifidobacterium lactis Bb12 y OF-IN)
por 12 semanas result en una ligera disminucin en el dao al DNA,
comparada con la linea base en los pacientes polipectomizados, pero
no en los pacientes de cncer de colon. En los pacientes
polipectomizados, la intervencin tambin redujo significativamente
la proliferacin colorrectal y la capacidad del agua fecal para
inducir necrosis en clulas colnicas as como una mejora en la funcin
de la barrera epitelial.En 6 sujetos sanos, la administracin de
leche fermentada con Lactobacillus acidophilus LA-2 disminuy
marcadamente (71.9%) la mutagenicidad fecal, comparada con la linea
base. Luego del consumo de yogur conteniendo Bifidobacterium lactis
por 2 semanas, el nivel de mutagenicidad se redujo
considerablemente, comparado con el consumo de un placebo.Otros
estudios, en contraste, no muestran algn efecto en la
genotoxicidad. La intervencin con probitico con Lactobacillus casei
por 9 das no tuvo impacto en la genotoxicidad del agua fecal. Un
grupo evalu el impacto de pan de masa madre (sourdoughs bread, en
ingls) suplementado con prebiticos en 38 voluntarios hombres sanos
(20 fumadores y 18 no fumadores). La respuesta a la intervencin fue
determinada por el estatus de fumador y el genotipo GSTM
(correspondiente a la enzima glutatin S-transferasa) ms que por el
prebitico. Una prueba cruzada reciente de RS y Bifidobacterium
lactis, juntos o combinados como simbitico en 20 voluntarios
humanos, no pudo demostrar una diferencia significativa en
biomarcadores epiteliales (proliferacin epitelial y altura de
cripta) de CRC.Estudios in vitro, empleando colonocitos aislados o
lineas celulares, han confirmado la toxicidad potencial de
metabolitos individuales de la fermentacin de protenas como el NH3
y H2S. En contraste, la evidencia para la toxicidad de los
compuestos fenlicos es algo limitada. Mientras que la excrecin
urinaria de p-cresol y fenol ha sido confirmada como una medicin
confiable del grado de fermentacin de protenas, todava es
cuestionable si estos marcadores deben ser considerados como un
biomarcador de la salud intestinal.La evidencia ms convincente
sobre loe efectos dainos potenciales de la fermentacin de protenas
se deriva de estudios en animales. La habilidad para administrar
cantidades conocidas de diferentes fracciones aisladas de protenas
permite examinar selectivamente el impacto de la fermentacin de
protenas, independiente de otros nutrimentos que estn estrechamente
asociados con la ingestin de protenas en alimentos normales tales
como la grasa, el hierro de hemo o el calcio. En ratas, la ingestin
elevada de protena dietaria ha sido asociada con un incremento en
el dao al DNA. Dado que el grado de fermentacin de protenas depende
principalmente de la ingestin de protenas, se deduce que la alta
fermentacin de protena est asociada con un incremento en el riesgo
de cncer. Sin embargo, solamente un estudio en ratas ha reportado
la asociacin entre parmetros de fermentacin de protenas y parmetros
del riesgo de cncer de colon.La hiptesis de que la fermentacin de
protenas es txica est corroborada por estudios de intervencin con
prebiticos y probiticos. Tanto en ratas como en humanos, dichas
intervenciones disminuyen consistentemente la fermentacin
proteoltica y tambin disminuyen la genotoxicidad del agua fecal,
sugiriendo nuevamente una relacin entre la fermentacin de protenas
y el dao al DNA. Sin embargo, esta relacin prcticamente no ha sido
explorada. Adicionalmente, dicha asociacin no permitira asumir una
relacin causal.En contraste, los estudios epidemiolgicos en humanos
no apoyan una asociacin entre la ingestin de protena y el CRC.
Algunos estudios an sugieren un efecto protector de las fuentes de
protena diferentes a las carnes rojas. La ausencia de dicha
asociacin al menos sugiere que otros factores de riesgo pueden ser
ms importantes. Tambin, los estudios de intervencin en humanos que
investigan el impacto de la ingestin de protena en el dao al DNA no
han podido probar un efecto daino de la ingestin de protena.
Desafortunadamente, los parmetros de la fermentacin de protenas no
fueron medidos en estos estudios, por lo que deberemos esperar a
estudios adicionales.La relacin de la fermentacin de protenas con
otros desrdenes del intestino grueso, tales como la IBD y en
particular la UC se enfoca principalmente en H2S. Debe enfatizarse
que el H2S en el intestino no se origina exclusivamente en la
fermentacin de aminocidos que contienen azufre, sino tambin de
sulfato dietario, ampliamente presente en la dieta occidental. No
obstante, de los hallazgos de estudios en humanos que valoran el
impacto de la dieta en la UC, puede especularse que una baja
ingestin de protena podra reducir tanto la incidencia como la
actividad de IBD. La investigacin futura deber resolver si una
dieta baja en azufre o una dieta baja en protena debe ser
recomendada.Considerando el total de la evidencia disponible, no
existe duda de que la fermentacin de protenas produce compuestos
luminales intrnsecamente txicos, que afectan el metabolismo de las
clulas epiteliales y la funcin de barrera. Sin embargo, los efectos
de la exposicin a largo plazo de la mucosa colnica a dichos
metabolitos son poco claros. La evidencia disponible parece
insuficiente para apoyar un papel de la fermentacin de protenas en
el riesgo de enfermedades intestinales. Es posible que el impacto
de la fermentacin de protenas sea opacado por otros factores
dietarios o de estilo de vida. La importancia relativa de los
diferentes factores que contribuyen a un incremento en el riesgo de
CRC debe ser estudiada ms profundamente.
