Influence of physical fitness on gut microbiota profile and its relationship with insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes mellitus

La T2DM es un trastorno metabólico caracterizado principalmente por hiperglucemia y resistencia a la insulina y afecta a millones de personas en todo el mundo. Recientemente se ha descubierto que la T2DM se relaciona con la microbiota intestinal, siendo la disbiosis de la microbiota un factor de riesgo para desarrollar resistencia a la insulina. Sin embargo, se desconoce el rol que la condición física tiene en esta relación, por lo que se llevó a cabo un análisis transversal con 145 participantes con prediabetes o T2DM (Estudio I). El objetivo fue investigar la relación entre la microbiota intestinal y la sensibilidad a la insulina en pacientes con prediabetes o T2DM, teniendo en cuenta el posible rol de la composición corporal y la condición física. En este primer estudio, se analizaron la glucosa, la insulina y la HbA1c a partir de muestras de sangre en ayunas. Posteriormente, se calcularon variables relacionadas con la resistencia (HOMA-IR y HOMA2-IR), la secreción (HOMA2-%β) y la sensibilidad (HOMA2-%S y QUICKI) a la insulina. Finalmente, se realizó una ingesta de 75 gramos de glucosa para calcular el AUGC y el índice de Matsuda tras la ingesta. La microbiota intestinal se analizó a partir de muestras fecales utilizando metagenómica basada en el ARN ribosómico 16S. Al día siguiente, se midió la composición corporal mediante bioimpedancia y se realizaron pruebas de consumo máximo de oxígeno (VO2max) y de fuerza de prensión manual. Un análisis de componentes principales (PCA) mostró que el componente más significativo era la diversidad y composición de la microbiota intestinal (16.32% de la varianza). En conjunto, la microbiota intestinal, los parámetros de T2DM, la condición física y la composición corporal explicaban el 36.81% de la varianza total. Se encontraron correlaciones significativas entre los parámetros de la T2DM y la microbiota intestinal (p<0.05). La masa y la fuerza muscular se correlacionaron inversamente con Clostridium a nivel de género (p<0.05). Los análisis de regresión lineal mostraron asociaciones significativas (p<0.05) entre la sensibilidad a la insulina (HOMA2-%S) y la microbiota intestinal a nivel de filo (Bacteroidota) y género (Roseburia, Blautia, Ruminococcus, Bacteroides, Lactobacillus y Enterococcus). Estas asociaciones se mantuvieron o incluso se reforzaron cuando se ajustaron por el IMC y la condición física. En conclusión, la microbiota intestinal se asoció con la sensibilidad a la insulina en adultos de mediana edad con prediabetes o T2DM, y dicha relación está influida por la composición corporal y la condición física. De forma similar al primer estudio, la investigación que explora la relación entre la microbiota intestinal y la sensibilidad a la insulina aún se encuentra en sus primeras etapas, y siguen sin resolverse varias cuestiones sobre cómo la actividad física y los patrones alimentarios influyen en la microbiota intestinal de las personas con sobrepeso/obesidad y resistencia a la insulina (Estudio II). Para ello, se llevó a cabo un análisis transversal con 145 participantes con prediabetes o T2DM con el objetivo de investigar cómo la actividad física y la dieta influencian la relación entre microbiota y sensibilidad a la insulina. En dicho estudio transversal, se midieron parámetros glucémicos y microbiota intestinal de la misma forma que en el primer estudio. Asimismo, se midieron la dieta y la actividad física de los participantes durante la semana previa a las mediciones clínicas. La actividad física se midió de forma objetiva mediante acelerometría, mientras que la dieta se analizó mediante pesaje y registro exhaustivo con un diario dietético (software DIAL). La adherencia a la dieta mediterránea se evaluó con un cuestionario previamente validado en español. Un análisis de componentes principales (PCA) mostró que, en conjunto, la microbiota intestinal (diversidad y composición), los parámetros de la T2DM, la dieta y la actividad física explicaban el 38.72 % de la varianza total. Los análisis de regresión lineal mostraron que la microbiota intestinal y la sensibilidad a la insulina estaban asociadas de forma independiente (p<0.05), y esta relación se modificó cuando se tuvieron en cuenta la adherencia a la dieta mediterránea y la ingesta calórica. Por último, el ANOVA mostró una interacción significativa entre la ingesta calórica y la actividad física en el filo Bacillota (p=0.033). Las comparaciones post hoc de Bonferroni mostraron que, dentro del grupo de bajo aporte energético, cuanto mayor era la actividad física, mayor era la abundancia de Bacillota (p=0.010), y que, dentro del grupo de baja actividad física, cuanto mayor era el aporte energético, mayor era la abundancia de Bacillota (p=0.048). En conclusión, en adultos de mediana edad con resistencia a la insulina, la relación entre la microbiota intestinal y la sensibilidad a la insulina se ve influida por la actividad física y la dieta. De hecho, la abundancia del filo Bacillota puede modularse tanto en función de la ingesta energética total como del nivel de actividad física, y esta interacción podría influir en la homeostasis de la glucosa. Muy recientemente, se ha sugerido que la microbiota intestinal es un factor determinante en las adaptaciones heterogéneas de las personas con resistencia a la insulina, aunque la evidencia es limitada (Estudio III). Para responder a esta pregunta se llevó a cabo un ensayo controlado aleatorio con 103 participantes, con el objetivo de explorar si los cambios en la microbiota intestinal a través del ejercicio, la dieta o su combinación están asociados con cambios en la sensibilidad a la insulina en adultos de mediana edad con prediabetes o T2DM, teniendo en cuenta las diferencias entre respondedores y no respondedores, independientemente del tipo de intervención en el estilo de vida realizada. En dicho experimento, se midieron parámetros glucémicos y microbiota intestinal exactamente de la misma forma que los estudios anteriores, tanto antes como después de la intervención. Los participantes se sometieron a un programa de 12 semanas de ejercicio aeróbico y/o dieta. La intervención con ejercicio consistió en entrenamiento interválico de alta intensidad (HIIT) o entrenamiento continuo de intensidad moderada (MICT) tres veces por semana, mientras que la intervención dietética consistió en una dieta equilibrada basada en la mediterránea con restricción calórica. Posteriormente, los participantes se clasificaron en respondedores (n = 52) y no respondedores (n = 51) según el cambio en la resistencia a la insulina (HOMA-IR). Para dicho cálculo se tuvo en cuenta el error técnico del grupo control, que no recibió intervención. Los resultados mostraron que los cambios en la microbiota intestinal se correlacionaron con cambios en la composición corporal, el VO2max y la homeostasis de la glucosa (p<0.05). Se observaron diferencias entre los respondedores y los no respondedores en la microbiota intestinal a nivel de género. Concretamente, se observó una interacción significativa entre el tiempo y la capacidad de respuesta en el caso de Ruminococcus (F(1,101)=4.43, p=0.038, ηp2=0.042), un efecto principal de la capacidad de respuesta en el caso de Veillonella (F(1,101)=5.53, p=0.021, ηp2=0.052) y un efecto principal del tiempo para Staphylococcus (F(1,101)=3.91, p=0.049, ηp2=0.037). En conclusión, los cambios en la microbiota intestinal se asociaron con mejoras en la sensibilidad a la insulina y el control glucémico en personas con prediabetes o T2DM. Las diferentes respuestas en la homeostasis de la glucosa entre respondedores y no respondedores, aunque con mejoras similares en la composición corporal y la capacidad cardiorrespiratoria, podrían explicarse en parte por estas diferencias en la microbiota intestinal.

Author dc:creator

• Montes de Oca García, Adrian

Advisors dc:contributor.advisor

• Ponce González, Jesús Gustavo
• Casals Vázquez, Cristina

Statement dc:rights

• Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

eng

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/10498/39650

OAI identifier oai:identifier

oai:rodin.uca.es:10498/39650