REVISIÓN: El microbioma del deportista y su relevancia para la salud y el rendimiento

O’Brien MT, O’Sullivan O, Claesson MJ, Cotter PD. The Athlete Gut Microbiome and its Relevance to Health and Performance: A Review. Sports Med. 2022 Nov 18. doi: 10.1007/s40279-022-01785-x.

El microbioma  intestinal consta de aproximadamente de 40 billones de células microbianas [1] y, ahora hay evidencia que sugiere que el microbioma del intestino humano juega un papel importante en la inmunomodulación, la digestión, el metabolismo de las vitaminas, la regulación del estado de ánimo y una variedad de otras funciones clave [2–4].

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El microbioma intestinal humano, definido como el colectivo de los genomas de la microbiota que residen en el intestino pueden verse influenciados por una variedad de factores, como la medicación, la edad y dieta [6–8]. Si bien la composición del microbioma intestinal es generalmente estable en el tiempo, ciertos factores pueden drásticamente impactar en la composición, con efectos igualmente drásticos sobre la salud [9].

En los últimos años, el interés por la importancia del microbioma intestinal en el rendimiento atlético ha ido creciendo exponencialmente. Actualmente, no existen recomendaciones claras en torno a los tratamientos modificadores del microbioma para atletas.

La relación bidireccional entre el microbioma y el ejercicio

Durante mucho tiempo se ha observado que el ejercicio puede tener un efecto pronunciado sobre la salud intestinal y, de hecho, se ha propuesto como un tratamiento para una variedad de enfermedades gastrointestinales crónicas [12]. Parece que el efecto del ejercicio sobre la salud intestinal tiene forma de “curva en J”, u hormético, así, con una cantidad de ejercicio moderada se obtiene un efecto positivo en el tratamiento de problemas relacionados con la permeabilidad intestinal y la inflamación, mientras que el ejercicio intenso y sostenido puede tener un efecto nocivo [13–15], evidenciado por el hecho de que los atletas de resistencia aeróbica de élite a menudo se quejan de una variedad de trastornos gastrointestinales durante o después del ejercicio. Los síntomas negativos asociados con ejercicio extenuante se cree que se deben principalmente a una redistribución de la sangre que causa una falta de flujo de sangre a la mucosa intestinal, conocida como isquemia intestinal [18, 19], que a su vez conduce a una mayor inflamación y permeabilidad intestinal [20]. Si bien anteriormente se pensaba que la isquemia intestinal era en gran medida el único contribuyente a los trastornos gastrointestinales inducidos por el ejercicio, la evidencia de un papel para el microbioma intestinal se está acumulando. De hecho, en un caso se demostró que ratones libres de gérmenes o ratones tratados con probióticos específicos fueron resistentes a problemas relacionados con la isquemia intestinal [22]. Los probióticos son definidos como “microorganismos vivos, que cuando se administran en cantidades adecuadas, confieren un beneficio para la salud del huésped” [23]. Además, varios estudios muestran que la suplementación con cepas particulares de probióticos antes de la carrera puede tener efectos protectores contra el malestar gastrointestinal y las infecciones del tracto respiratorio superior (URTI) en atletas, aunque los mecanismos aún no se conocen por completo [24-26].

Microbioma, Infecciones del Tracto Respiratorio (URTI) e Inflamación

Un problema común que afecta a los deportistas de élite, debido al mencionado efecto inmunosupresor del ejercicio a altas intensidades, es una mayor incidencia de URTI que puede tener impactos negativos significativos en el rendimiento [27]. Múltiples estudios han demostrado que probióticos específicos pueden tener un efecto protector significativo contra las URTI, posiblemente debido a propiedades inmunomoduladoras específicas [28]. Además, la prevalencia de URTI, junto con problemas gastrointestinales se cree que está estrechamente relacionado con los niveles de inflamación sistémica, que se cree que es causada en parte por el aumento de la permeabilidad del intestino asociado con el ejercicio de alta intensidad. Esto permite que las moléculas proinflamatorias, como los lipopolisacáridos bacterianos, puedan entrar en circulación, causando la inflamación crónica de bajo grado antes mencionada [30]. Para contrarrestar esto, la investigación ha demostrado que múltiples probióticos pueden disminuir esta respuesta inflamatoria en una variedad de formas, reduciendo los síntomas gastrointestinales y las URTI [11]. Esto indica que los prebióticos/probióticos pueden ser directamente beneficiosos para reducir la pérdida de rendimiento asociada con la inflamación crónica.

Además, puede haber un beneficio indirecto derivado de una menor necesidad de medicamentos antiinflamatorios estándar, que se sabe que tienen un impacto significativo en el microbioma intestinal [31].

La interacción entre el microbioma intestinal y el rendimiento deportivo

Si bien es importante señalar el impacto del microbioma intestinal en la inflamación, se debe considerar que la interacción entre el ejercicio y el microbioma intestinal no es unidireccional. Está bien establecido que existen considerables diferencias en la composición y diversidad del microbioma entre deportistas y sedentarios; los deportistas tienden a exhibir niveles más altos de diversidad alfa y varios perfiles de microbiota asociada a la salud [30].

Diferentes estudios sugieren que hay importantes diferencias en el microbioma entre los atletas que compiten en diferentes tipos de deportes. O’Donovan y col, mostraron un enriquecimiento de especies de Bifidobacterium, Lactobacillus, Prevotella y Faecalibacterium en el intestino de atletas que compiten en deportes con un alto componente dinámico (aeróbico) y bajo componente estático (fuerza) [33].

Con respecto a los deportes dinámicos/de resistencia aeróbica, los estudios han demostrado que ciertos probióticos pueden tener efectos positivos en la resistencia de un atleta. Scheiman et al. publicó quizás uno de los más influyentes estudios sobre el tema en el que la especie Veillonella atypica se observó que estaba muy enriquecido en las muestras fecales de corredores de maratón [36]. Esto concuerda con otra investigación que observó un aumento dramático en los géneros Veillonella y Streptococcus en el intestino de corredores de ultramaratón después de la carrera.

También se piensa que ciertos metabolitos microbianos pueden juegan un papel importante en la producción de energía; uno de esos ejemplos son los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que se cree que no solo son una importante fuente de energía, sino también pueden desempeñar un papel importante en la homeostasis intestinal y la inmunomodulación [30]. Múltiples estudios han notado un aumento en microbios derivados de AGCC fecales en atletas, especialmente butirato, relacionándolos con la capacidad aeróbica del atleta [39]. Otros estudios han señalado una serie de beneficios asociados con los AGCC con respecto al músculo esquelético, incluido el aumento de la absorción de carbohidratos, metabolismo de lípidos y oxidación de ácidos grasos [41].

El papel del microbioma intestinal en el metabolismo de las proteínas ha sido el foco de muchos estudios. Mientras que el microbioma intestinal del intestino delgado es probable que desempeñe un papel importante, el estudio de estas funciones es complicado debido a las dificultades asociadas con la obtención de muestras del intestino delgado, haciendo que la investigación en esta área sea algo limitada. Con respecto al intestino grueso, la mayoría de la actividad proteolítica se atribuye a Bacteroides, Propionibacterium, Streptococcus, Fusobacterium, Clostridium y Lactobacillus [42, 43]. Se cree que esta proteína microbiana aumenta la disponibilidad de aminoácidos para el huésped, y produce metabolitos microbianos útiles como AGCC, que, además de los efectos antes mencionados, tienen un impacto positivo en la masa muscular magra en estudios con animales [44, 45]. Uno de esos estudios mostró que los ratones tratados con antibióticos (que reducen la diversidad del microbioma intestinal) ganaron menos masa muscular después del entrenamiento de fuerza que los ratones no tratados, apoyando la teoría de que un funcionamiento adecuado del microbioma intestinal es importante en el anabolismo muscular [46].

Además, múltiples estudios han demostrado que ciertas cepas de Weizmannia coagulans (anteriormente Bacillus coagulans) pueden tener efectos medibles en la absorción de proteínas y el metabolismo. Un estudio mostró un aumento significativo de los niveles de aminoácidos importantes en el suero después de la ingesta de leche con W. coagulans a diferencia de la leche sola [59]. Otro estudio mostró que la administración de W. coagulans antes del entrenamiento redujo significativamente el dolor muscular percibido y aumento la velocidad de recuperación en no deportistas [60]. Otro estudio encontró que atletas universitarios mostraron menores niveles de factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) cuando se suministró el probiótico Bacillus subtilis DE111. Los niveles del factor de necrosis tumoral alfa en los atletas se han asociado con factores negativos como el estrés y la alteración del sueño, así como así con la síntesis de proteínas del músculo esquelético [61], lo que indica que este probiótico puede mitigar algunos de estos efectos.

Tomados en conjunto, estos estudios proporcionan una fuerte evidencia de que el microbioma intestinal influye en múltiples funciones que son vitales para el rendimiento deportivo. Entender esta relación bidireccional puede ser un aspecto vital de la nutrición saludable en el futuro.

Pro-, Pre- y Simbióticos

Al observar las complejas interacciones entre el microbioma intestinal y el rendimiento deportivo, debemos considerar cómo podemos aprovechar estos conocimientos para mejorar la nutrición deportiva actual y modular el microbioma intestinal de una manera favorable. Un camino obvio hacia esto es a través del uso de sustancias modificadoras del microbioma como pro-, pre y simbióticos.

El uso de probióticos para impactar positivamente en la salud humana ha ido ganando constantemente interés. El mercado incluye varias cepas de probióticos con beneficios informados que incluyen el manejo del síndrome de colon irritable (IBS) y la estabilización del estado de ánimo [64, 65]. Las cepas probióticas más comunes son pertenecen al género Bifidobacterium o el antiguo género Lactobacillus (más recientemente dividido en varios géneros nuevos), aunque es importante tener en cuenta que muchos de los efectos probióticos observados son específicos de ciertas cepas [66, 67]. Se cree que los probióticos pueden afectar la composición del microbioma intestinal, y de este modo corregir las perturbaciones potenciales, a través de una variedad de mecanismos dependiendo del organismo exacto utilizado.

Además, varios estudios han demostrado un aumento en el rendimiento deportivo en animales y humanos con tratamientos modificadores del microbioma. Un estudio observó que una suplementación de cuatro semanas con un probiótico de cepa mixta (Lb. acidophilus, Lacticaseibacillus rhamnosus, Lpb. plantarum, Limosilactobacillus fermentum, B. lactis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium bifidum y Streptococcus thermophilus) aumentó el tiempo de carrera hasta la fatiga de los atletas en un promedio de un 16% en una prueba de tapiz rodante en condiciones de calor. El mecanismo por el cual se incrementó la resistencia no estaba claro, aunque se observó una disminución en el contenido de lipopolisacáridos séricos después del probiótico [69].

Otro método potencial de mejora potencial de los microbios que promueven la salud en el intestino es a través del uso de comidas fermentadas. El impacto de los alimentos fermentados en la salud del intestino está bien documentado, con múltiples documentos que señalan cambios significativos en el microbioma intestinal en respuesta al consumo de alimentos fermentados, incluyendo una mayor abundancia de géneros asociados con la salud como Bifidobacterium y Lactobacillus, y disminuciones de patógenos como Escherichia coli y Clostridium perfringens.

Estos estudios indican que los alimentos fermentados pueden tener un impacto significativo y positivo en el microbioma del intestino y en la salud en general.

Otro modo de influir en el microbioma es el uso de prebióticos, que se definen como “un sustrato que es utilizado selectivamente por los microorganismos hospedadores, lo que les confiere un beneficio para la salud” [74]. Ejemplos de prebióticos incluyen fructooligosacáridos (FOS), galacto-oligosacáridos (GOS), y polifenoles [75]. Estos sustratos no pueden ser fácilmente digeridos directamente por los humanos, sino que son digeridos por ciertos microorganismos asociados a la salud. Los prebióticos pueden ser una vía fructífera a seguir cuando se pretende modular el microbioma.

Investigación sobre los efectos de los prebióticos en el rendimiento de los deportistas es bastante limitada y hasta ahora en gran medida sólo se ha centrado en suplementos simbióticos. Los simbióticos son una combinación de probióticos y prebióticos diseñados para trabajar sinérgicamente para enriquecer selectivamente los microorganismos que promueven la salud [76]. Si bien esto confunde los efectos específicos de los prebióticos

con respecto al rendimiento deportivo debido a la presencia de los probióticos, los resultados de los estudios con simbióticos han sido alentadores. Roberts et al. mostró que el uso de un probiótico multicepa (Lb. acidophilus CUL-60, Lb. Acidophilus CUL-21, B. bifidum CUL-20 y subespecies B. animalis lactis CUL-34) junto con FOS y el antioxidante ácido α-lipoico en corredores de triatlón resultó en una reducción del 46,6% en los niveles de lipopolisacáridos/endotoxinas tanto antes como después de la carrera y mostró una ligera, aunque no significativa, mejora del rendimiento [77]. Otra clase de prebiótico, los polifenoles, son una clase diversa de compuestos con una común

estructura fenólica, presente en varios alimentos de origen vegetal y sus derivados y se observó que tienen propiedades antioxidantes y efectos antiinflamatorios [78]. Sorrenti et al. publicó una revisión exhaustiva de los beneficios potenciales de los polifenoles con respecto al atletismo, con estudios que muestran varios efectos positivos como el aumento de la recuperación muscular, la reducción de la fatiga y reducción de la producción de lactato [79]. Esta reseña también postula que estos efectos son probablemente mediados a través de la interacción de polifenoles y el microbioma intestinal.

En combinación, estas investigaciones muestran que, mientras que los mecanismos asociados requieren más investigación, los efectos modificadores del microbioma de los pro/prebióticos podrían tener un impacto significativo en el rendimiento de los atletas.

Monitorización del microbioma a lo largo del tiempo

Es importante recordar que el microbioma intestinal es un sistema dinámico que a menudo está en flujo. Como resultado, un análisis aislado en el tiempo del perfil del microbioma a menudo no logra captar las complejidades del microbioma intestinal a medida que cambia con el tiempo. La monitorización longitudinal del microbioma es el concepto de usar tecnologías de perfilado de microbiomas para rastrear los cambios en

el microbioma de un individuo a lo largo del tiempo, proporcionando valiosos conocimientos sobre los efectos de los cambios en el estilo de vida en el microbioma y permitir elecciones de estilo de vida más saludables.

Otro factor importante a considerar es la estabilidad del microbioma intestinal. Si bien el microbioma intestinal es un sistema dinámico, la composición del microbioma intestinal saludable tiende a ser relativamente estable en el tiempo. Las perturbaciones grandes y/o repentinas en la composición está asociada con estados de enfermedad o resultados nocivos para la salud. La estabilidad del microbioma intestinal también puede ser un factor importante en el rendimiento deportivo. Un estudio demostró que los atletas que mostraban mayor mejora en el rendimiento después de una intervención de dieta tendían a tener microbiomas intestinales más estables [88]. Los estudios indican que la estabilidad del microbioma intestinal puede ser un factor importante en evaluar la salud del microbioma intestinal y, aunque generalmente es estable con el tiempo, el microbioma intestinal tiende a ser más inestable durante períodos de cambios repentinos en el estilo de vida o tras la exposición a otros factores modificadores del microbioma, y puede provocar o ser un biomarcador de resultados negativos para la salud. Por extensión, el monitoreo longitudinal del microbioma sería una valiosa herramienta para medir la estabilidad del microbioma intestinal, que puede ser un factor importante para los atletas a considerar en el futuro.

Esto podría potencialmente abordarse utilizando mezclas específicas de pro/prebióticos, aunque aún se requiere una cantidad significativa de investigación adicional para desarrollar estas tecnologías y su integración.

Conclusión

Un creciente cuerpo de evidencia de humanos y animales estudios sugieren que el ejercicio tiene un efecto significativo en el microbioma intestinal. Este efecto parece ser generalmente positivo, al aumentar la diversidad del microbioma intestinal y la abundancia de bacterias asociadas a la salud, con algunos estudios que sugieren que esto depende de la modalidad de ejercicio. Desarrollar una mayor comprensión de esta relación y las aplicaciones resultantes sería muy beneficioso para los atletas.

En el futuro seguramente será posible simular el efecto positivo del ejercicio sobre el microbioma intestinal a largo plazo utilizando prebióticos, probióticos, dieta u otras intervenciones.

Acceso libre al artículo original en: https://www.fisiologiadelejercicio.com/wp-content/uploads/2022/11/The_Athlete_Gut_Microbiome_and_its_Relevance_to_He.pdf

 

 

 

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