Isoflavones and microbial intestinal populations: identification characterization of microorganism involved in their metabolism

Abstract

Los efectos beneficiosos de la soja en la salud se atribuyen a su alto contenido en proteínas de gran valor biológico y a su contenido en isoflavonas. Las isoflavonas son polifenoles con similitud química con el 17-β-estradiol que poseen actividad estrogénica. En las plantas las isoflavonas se encuentran conjugadas con azúcares en forma de glucósidos. La desglicosilación de los glucósidos de la soja libera las correspondientes agliconas, con mayor biodisponibilidad y actividad que los glucósidos. Las agliconas se metabolizan en el intestino dando lugar a compuestos con mayor actividad biológica (como el equol a partir de la daidzeína) o inactivos (como el O-DMA). Poco se conoce de las rutas y los microorganismos involucrados en este metabolismo. Al igual que otros polifenoles, las isoflavonas (o sus metabolitos) muestran cierta actividad antimicrobiana. Algunos metabolitos podrían también promover el desarrollo de determinados biotipos. La modulación de las poblaciones intestinales podría ser uno de los mecanismos de los efectos beneficiosos de las isoflavonas en la salud. En este contexto, la Tesis Doctoral que aquí se presenta ha perseguido dos objetivos principales: (i) estudiar el efecto de la ingesta de isoflavonas sobre las poblaciones microbianas intestinales y su metabolismo y (ii) identificar y seleccionar microorganismos que activen las isoflavonas y que puedan emplearse como cultivos iniciadores funcionales. Ante la falta de metodología, fue necesario también mejorar o desarrollar métodos de extracción, detección y cuantificación de las isoflavonas y sus metabolitos a partir de muestras biológicas humanas. Entre los resultados más importantes, podemos mencionar el desarrollo de un método de extracción en fase sólida y separación por cromatografía líquida de ultra-alto rendimiento (UHPLC) para el análisis simultáneo de agliconas y equol. Se desarrolló también un método de UPLC acoplado a espectrometría de masas de ionización por electroespray (UPLC-ESI-MS/MS) para detectar en heces compuestos de naturaleza fenólica. Los efectos de las isoflavonas sobre las poblaciones microbianas intestinales se estudiaron en muestras de heces de un grupo de mujeres menopáusicas en tratamiento con isoflavonas. Observamos grandes variaciones en las comunidades intestinales de partida entre muestras de distintas voluntarias. Sin embargo, durante el tratamiento se comprobó que se incrementaban algunos biotipos asociados con el metabolismo de fitoestrógenos. En una mujer productora de equol se comprobó que durante el tratamiento aumentaban las secuencias de la familia Coriobacteriaceae a la que pertenecen géneros relacionados con el metabolismo de las isoflavonas. El incremento de estos biotipos se observó también en fermentaciones fecales con isoflavonas y coincidió con un aumento de los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), metabolitos microbianos relacionados con salud intestinal. En cuanto al segundo objetivo -de una orientación más aplicada y tecnológica-, en primer lugar, se llevó a cabo una caracterización de microorganismos por su actividad β-glucosidasa (involucrada en la activación de isoflavonas), seleccionando ocho cepas de lactobacilos y dos de bifidobacterias. Estas cepas se emplearon para fermentar dos bebidas de soja comerciales en las que se evaluó el desarrollo de las cepas, los parámetros físico-químicos y microbiológicos básicos y las características sensoriales de los productos fermentados. Con el objetivo de profundizar en el conocimiento de las β-glucosidasas implicadas en la liberación de agliconas, se secuenció el genoma de una de las cepas con mayor actividad: Bifidobacterium pseudocatenulatum IPLA 36007. Cuatro genes que codificaban β-glucosidasas se sintetizaron in vitro, se clonaron en un sistema de sobreexpresión y las enzimas recombinantes se purificaron y se caracterizaron. Todas ellas actuaban sobre la daidzina y la genistina. Esta y otras cepas estudiadas son firmes candidatos para su utilización como cultivos iniciadores en la elaboración de productos fermentados a base de soja.