Estudios científicos

Current and future experimental approaches in the study of grape and winepolyphenols interacting gut microbiota.

Abstract:

Interactions between polyphenols and gut microbiota are indeed a major issue of current interest in food science research. Knowledge in this subject is progressing as the experimental procedures and analysis techniques do. The aim of this article is to critically review the more leading-edge approaches that have been applied so far in the study of the interactions between grape/wine polyphenols and gut microbiota. This is the case of in vitro dynamic gastrointestinal simulation models that try to mitigate the limitations of simple static models (batch culture fermentations). More complex approaches include the experimentation with animals (mice, rats, pigs, lambs and chicks) and nutritional intervention studies in humans. Main advantages and limitations as well as the most relevant findings achieved by each approach in the study of how grape/wine polyphenols can modulate the composition and/or functionality of gut microbiota, are detailed. Also, common findings obtained by the three approaches (in vitro, animal models and human nutritional interventions) such as the fact that the Firmicutes/Bacteroidetes ratio tends to decrease after the feed/intake/consumption of grape/wine polyphenols are highlighted. Additionally, a nematode (Caenorhabditis elegans) model, previously used for investigating the mechanisms of processes such as aging, neurodegeneration, oxidative stress and inflammation, is presented as an emerging approach for the study of polyphenols interacting gut microbiota. © 2020 Society of Chemical Industry.

Comentarios divulgativos:

Las bacterias del tracto gastrointestinal constituyen lo que se conoce como microbiota. Cuando se produce la digestión los componentes de los alimentos son transformados para facilitar su absorción y la microbiota puede participar también en este complejo proceso. Múltiples estudios han analizado cómo estas bacterias pueden modificar las características de compuestos capaces de interaccionar con nuestro organismo, como los polifenoles. El vino y las uvas son una fuente abundante de este tipo de compuestos.

En esta revisión los autores observan que muchos de los estudios que analizan este proceso han sido realizados en modelos in vitro dinámicos, que simulan el proceso de digestión gastrointestinal, y han permitido 1) identificar compuestos fenólicos derivados de la microbiota, 2) conocer cómo los polifenoles del vino pueden influir en el tipo de bacterias que forman la microbiota y 3) determinar qué tipo de bacterias pueden dar lugar a compuestos polifenólicos con una mejor biodisponibilidad.

Otros estudios, más complejos, han utilizado modelos animales, como ratones, ratas o cerdos, que permiten conocer además el efecto de los compuestos fenólicos en las funciones biológicas o sobre una enfermedad, y los estudios de intervención en humanos, dónde se ha evaluado el efecto del consumo de vino en biomarcadores de salud/enfermedad y en la composición de la microbiota. Estas investigaciones han mostrado que existe una gran variabilidad en la composición de la microbiota entre individuos y por lo tanto en su capacidad de metabolizar los polifenoles del vino, algunos expertos hablan de “metabotipos”, es decir, grupos de individuos cuya microbiota presenta unas características similares y que pueden influir en su efecto sobre la salud. Los estudios in vitro, con modelos animales y en humanos son complementarios, ya que cada uno tiene unas ventajas e inconvenientes diferentes.

En general, los resultados indican que cuando se consumen polifenoles del vino o de las uvas la proporción de bacterias de la microbiota parece variar (el ratio entre Firmicutes y Bacteroidetes se reduce) y en modelos animales se ha observado que estos compuestos podrían interaccionar en el proceso de envejecimiento, neurodegeneración, estrés oxidativo o la inflamación. De cara al futuro, será interesante conocer los resultados desde el enfoque de lasciencias “ómicas”, que analizan grupos de datos complejos (ej. genómica, metabolómica, proteómica, transcriptómica, etc.) y utilizando C. elegans como modelo animal, que tiene múltiples ventajas a nivel experimental.