¿Por qué el almidón resistente y la fibra prebiótica mejoran el sueño y lo que soñamos?

Hace unos meses, el usuario Daz hizo una petición: que mirara la posible conexión entre la fibra prebiótica y el almidón resistente – en concreto en forma de almidón de patata – y las mejoras que se producían al dormir y soñar. Uno de los informes más frecuentes escuchados en quienes comienzan un régimen con altas cantidades de almidón resistente es que notan que sueñan mejor y de forma más intensa, y tienen sueños lúcidos. Y he encontrado que este asunto de los sueños es especialmente importante, porque es muy específico y peculiar. Que algo así se pueda experimentar tan ampliamente debe significar que algo muy específico está pasando.

Pues bien, en ese momento decidí pasar. Una de las razones era que se trataba de algo que no planeaba estudiar en ese momento. Pero la razón principal fue que, desde hace bastante tiempo, yo había estado albergando una corazonada sobre el mecanismo en el fondo de mi mente, y estaba esperando a confirmar que estaba en lo cierto, ya que explicaría mucho y podría encajar a la perfección con todo lo que hemos discutido aquí. Y yo sabía que si hablaba de ello en ese momento habría decepcionado. No tenía evidencias que apoyaran lo que iba a decir, y tal vez incluso alguna en contra. La ignorancia es felicidad. Así que me lo quité de la cabeza.

Y un tiempo más tarde, Daz preguntó de nuevo. Bueno, admiro su persistencia, pero primero es necesario hacer un repaso.

Una de las premisas centrales de este blog, si no la más central, es que nuestra microbiota intestinal produce subproductos cuando fermentan la fibra de los alimentos vegetales – los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) como el butirato, el acetato y el propionato. Y estos metabolitos son conocidos por ser utilizado localmente y directamente por el tejido intestinal como fuente de energía. También son metabolizados por otras poblaciones bacterianas adyacentes, en lo que se conoce como alimentación cruzada. Nada de esto está sujeto a controversia. Está bien apoyado y documentado, al igual que la evidencia que tenemos acerca del bombeo de la sangre por el corazón y del hígado produciendo bilis. Como tal, es una premisa bastante decente para tener un blog sobre la microbiota intestinal.

Cuando comenzamos a alejarnos de hechos establecidos, y a movernos más en la tierra de la argumentación, es cuando empezamos a explorar cual es la importancia de estos metabolitos y por qué son tan importantes. Pero no nos desviemos demasiado lejos, ya que hay un poco de investigación que apoya nuestro argumento también en esto. ¿Cual es ese argumento? Que estos metabolitos son muy importantes, sobre todo porque regulan nuestro sistema inmunológico. (Nota: que, junto a las propias bacterias, son probablemente importantes por un buen número de otras razones, pero el metabolito y la teoría inmune es lo que estamos enfocando en este momento, y también las que probablemente dan la mayor parte de nuestra atención a este blog).

Pues bien, en la investigación de este asunto, se me ocurrió que podríamos haber tomado esta teoría por sentado un poco demasiado rápido. Mirar desde lejos es bueno para obtener un poco de perspectiva, supongo. Así que vale la pena apoyar esta afirmación con algunos datos reales. ¿Estás listo?…

Descripción rápida: las citoquinas (o citocinas) son proteínas producidas por las células humanas para ciertos procesos de señalización importantes, y dos tipos de citoquinas -la interleucinas (IL) y el factor de necrosis tumoral (TNF) – son proteínas de señalización inmune, lo que significa que regulan la respuesta inmune. Esta es también conocida como inflamación. Algunas son pro-inflamatorias, y otras son anti-inflamatorias. Depende de cuáles sean liberadas.

Hay una gran cantidad de investigaciones y datos que muestran que los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) producidos por la microbiota intestinal humana son potentes moduladores de esas dos clases de citoquinas.

Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC)  actúan como mediadores antiinflamatorios mediante la regulación de la prostaglandina E2 y las citoquinas:

Los AGCC han sido conocidos para modular la respuesta inmune. Acetato, propionato y butirato representan los AGCC que más a menudo se describe que son capaces de la activación inmune. Los AGCC afectan a la función de los neutrófilos y la migración [12-15], e inhiben el factor de necrosis tumoral -α (TNF-α) o interleucina-1 (IL-1).

TNF e IL-1 son citoquinas pro-inflamatorias. La inhibición de ellas tiene un efecto anti-inflamatorio. El estudio concluye:

Los AGCC puede tener actividades antiinflamatorias distintas debido a su regulación de PGE2, citoquinas y liberación de quimiocinas de las células inmunes humanas.

 

En la regulación de la inflamación por los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), encontramos:

Estos ácidos grasos han sido reconocidos como mediadores potenciales implicados en los efectos de la microbiota intestinal en la función inmune intestinal. Los AGCC actúan sobre los leucocitos y las células endoteliales a través de al menos dos mecanismos: la activación de los GPCR (GPR41 y GPR43) y la inhibición de la histona desacetilasa (HDAC). Los AGCC regulan varias funciones de los leucocitos incluyendo la producción de citoquinas (TNF-α, IL-2, IL-6 e IL-10), eicosanoides y quimiocinas (por ejemplo, MCP-1 y CINC-2).

Y:

Los macrófagos son la fuente principal de mediadores inflamatorios implicados en la resistencia a la insulina, aterosclerosis, artritis reumatoide y enfermedades neurodegenerativas. Una vez activados, los macrófagos producen grandes cantidades de TNF-α, IL-1 e IL-6 …

Los AGCC modulan la producción de mediadores inflamatorios por los macrófagos como se muestra en la Tabla 1. Los AGCC, principalmente butirato, suprimen el LPS y la producción de citoquinas estimulada por mediadores pro-inflamatorios, incluyendo TNF-α, IL-6 y NO. El butirato también aumenta la liberación de la citoquina antiinflamatoria IL-10.

¿Resistencia a la insulina, aterosclerosis, artritis reumatoide, enfermedades neurodegenerativas? Alguien debería escribir un blog sobre cómo podrían estar relacionadas todas estas cosas.

Así los AGCC no sólo reducen las citoquinas pro-inflamatorias, sino que también aumentan las citoquinas anti-inflamatorias como la IL-10. Así que eso es bueno.

Por último:

La producción de prostaglandina E2 (PGE2) también se modifica por los AGCC … .PGE2 se ha considerado un prostanoide anti-inflamatorio debido a su capacidad para atenuar la producción de IL-1 y TNF-α por los macrófagos y la diferenciación Th1.

Así que de nuevo, los AGCC disminuyen IL-1 y TNF.

Y a partir de este estudio – del butirato y otros ácidos grasos de cadena corta como moduladores de la inmunidad – nos encontramos con la modulación de citoquinas por los AGCC. ¿Qué impacto tiene la inflamación sistémica?:

En conjunto, estos resultados indican una clara inhibición de TNF-a y VCAM-1 expresión IL-1b-estimulada por los AGCC en HUVEC.

[…]

Al prevenir la quimiotaxis (El quimiotaxismo, es un tipo de fenómeno en el cual las bacterias y otras células de organismos uni o pluricelulares dirigen sus movimientos de acuerdo con la concentración de ciertas sustancias químicas en su medio ambiente) y la adhesión celular, los AGCC podrían evitar la infiltración de células inmunes en los tejidos periféricos y puede tener un efecto protector contra la inflamación sistémica.

Y concluye que con un apoyo apasionado al butirato, específicamente:

En general, los AGCC, especialmente el butirato, parecen ejercer actividades anti-inflamatorias generales al afectar a la migración de las células inmunes, la adhesión, la expresión de citoquinas así como afectar los procesos celulares tales como la proliferación, activación y apoptosis.

En un estudio de adultos mayores sanos que complementan con fibra y galactooligosacáridos, este era exactamente el efecto observado:

También fueron observados aumentos significativos en la fagocitosis, actividad de las células NK y la producción de citoquina antiinflamatoria, interleucina-10 (IL-10) y la reducción significativa en la producción de citoquinas proinflamatorias (IL-6, IL-1beta, y factor de necrosis tumoral-alfa).

Y por si fuera poco: este estudio encontró que los tres AGCC necesarios para reducir las citoquinas pro-inflamatorias eran TNF, IL-1 e IL-6. Éste estudio encuentra tanto el butirato como el propionato igualmente anti-inflamatorios, y el acetato ligeramente menos. Y encontró el acetato y el propionato menos modulador que el butirato, pero ambos hicieron aumentar la IL-10 anti-inflamatoria, cosa que el butirato no consiguió. Llegó a la conclusión:

Una combinación de los tres AGCC provoca un cambio en el fenotipo de los linfocitos T hacia un fenotipo más anti-inflamatorio y esto podría explicar los efectos protectores de la fibra.

Muy bien, debe hacerlo. Las bacterias intestinales producen AGCC. Estos AGCC modulan nuestro sistema inmune y la inflamación. Pisamos tierra firme.Entonces, ¿qué tiene esto que ver con dormir y soñar? Pues como veremos, mucho.

Es bastante sabido que la calidad de nuestro sueño tiene mucho que ver con nuestro sistema inmunológico. Pero esta afirmación tiende a ir en una sola dirección: que un sueño adecuado es esencial para mantener un sistema inmunológico fuerte y saludable. Y eso es casi indudablemente cierto. Pero como he sospechado desde hace un tiempo, eso es sólo la mitad de la historia. Yo creo, y un cuerpo digno de investigación apoya la idea, que nuestro sistema inmune tiene un tremendo impacto en la calidad y la estructura de nuestro sueño.

Pero antes de entrar en la investigación, creo que una simple mirada a la experiencia humana nos aclarará esta sospecha. Yo no creo estar solo cuando digo que cuando estoy enfermo – un resfriado, una gripe, lo que sea – mi sueño sufre. Y si hay algún momento en que el cuerpo humano está experimentando un incremento en la cantidad de inflamación, este es cuando se está luchando contra algún tipo de infección. Para mí, estar enfermo con una infección es probablemente la causa más clara que se me ocurre para tener alterado el sueño (como no sea algún tipo de dolor agudo). ¿Qué vendría después? En mi mente, eso sería claramente el estrés, la ansiedad o la depresión – estados mentales que también han sido claramente conectados con estados superiores de la inflamación sistémica.

Pero como he dicho, eso son experiencias anecdóticas. ¿Apoya alguna investigación real esta idea? pus sí, lo hace. Resulta que esas citoquinas son de hecho las dueñas de nuestro sueño. Y parece que no son otras que la IL-1 y TNF, las principales citoquinas que se han identificado como reguladores del sueño:

Muchos datos demuestran que al menos dos citoquinas, IL-1B (en lo sucesivo referido como IL-1) y TNFa (en lo sucesivo, TNF) están involucrados en la regulación del sueño. Estas dos citoquinas pueden ser consideradas como reguladores del sueño porque los datos derivados de los estudios electrofisiológicos genéticos, bioquímicos y moleculares demuestran efectos específicos sobre el comportamiento de sueño-vigilia.

Pues bien. Eso por sí solo proporciona un fuerte y sólido vínculo para la hipótesis de que los AGCC modulan las citoquinas y eso explica sus efectos sobre el sueño. Pero se pone mejor aún. O mucho mejor. ¿Se acuerda que dije que los sueños lúcidos eran especialmente interesantes, debido a su especificidad? El asunto es que la calidad del sueño es algo bastante subjetivo en general. Es decir, podría explicarse de muchas maneras y es el resultado de muchos factores. Pero ¿los sueños vívidos y los lúcidos…? eso es bastante específico. Y es por eso que es tan útil y, con esto se estrecha bruscamente la relación entre los factores y los mecanismos. Si encontramos una conexión entre los sueños lúcidos y la modulación de citoquinas mediante los AGCC, ahora habremos encontrado algo. Sería mucha suerte, ¿verdad?

Pues hemos tenido mucha suerte, de hecho:

La interleucina-1 beta (IL1) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF) promueven el sueño NREM en condiciones fisiológicas e inflamatorias.

Y además:

IL-1 y TNF en dosis efectivas aumentan el sueño NREM de ratones, ratas, conejos, gatos y ovejas (los sujetos humanos en la IL-1 terapia se quejaron de fatiga y somnolencia). Estos aumentos inducidos por citoquinas en el sueño NREM se producen con independencia de si se administran de forma centralizada o periférica.

Vaya, vaya. Y…:

Las dosis bajas de IL-1 o TNF no tienen por qué afectar el sueño REM, pero la mayoría de las concentraciones que aumentan constantemente el sueño NREM también suprimen el sueño REM, con independencia del momento de la administración.

Me pregunto si esa otra citoquina que los AGCC parecen reducir – IL-6 -.. ¿tiene un efecto similar?

La privación de sueño de voluntarios humanos aumenta la IL-6 en el plasma, y la inyección subcutánea de IL-6 aumenta sueño de onda lenta y reduce el sueño REM de los seres humanos.

Y además:

Los ratones que carecen de receptores de señalización funcionales para la IL-1 o TNF pasan menos tiempo en sueño NREM espontáneo en ausencia de confrontación inmunológica. Las sustancias que aumentan la IL-1 y / o TNF también aumentan el sueño NREM, mientras que las sustancias que interfieren con la síntesis o secreción de estas citoquinas reducen el sueño NREM. En grupo, los resultados de numerosos estudios indican que la activación de los sistemas de IL-1 y / o TNF aumenta el sueño NREM, mientras que la inhibición de estos sistemas reduce el sueño NREM de forma espontánea.

Bien. Pero ¿qué pasa con esas otras citoquinas, al aumentar los AGCC anti-inflamatorios ?. Si, me podrías demostrar que … bueno, me voy a callar por ahora:

La mayoría de estas citoquinas y quimiocinas cuando se inyectan en animales de laboratorio aumentan el sueño NREM. Las excepciones son las IL-4, IL-10 e IL-13,  que reducen el sueño NREM. A este respecto, IL-4 e IL-10 son de particular interés debido a que inhiben la síntesis de IL-1 y TNF.

Muy bien. Creo que sabes ya hacia dónde vamos. En caso de que no pueda consultar la wikipedia ahora, voy a explicártelo yo. ¿Qué es el sueño NREM?

Conocido como «No Rápido Movimiento de los Ojos», o NREM, son, en conjunto, las etapas de sueño 1 a 3, anteriormente conocidas como etapas 1-4. El sueño conocido como «movimiento rápido de los ojos» (REM) no está incluido aquí. Hay distintas características electroencefalográficas y otros rasgos en cada etapa. A diferencia de sueño REM, por lo general hay poco o ningún movimiento del ojo durante esta etapa. Soñar es raro durante el sueño NREM, y los músculos no están paralizados como en el sueño REM.

¿Y qué es el sueño REM?

El sueño REM es fisiológicamente diferente de las otras fases del sueño, que se conocen colectivamente como el sueño no-REM (NREM). Los sueños lúcidos se producen principalmente durante el sueño REM.

Bueno. Esto es un infierno. Veamos. Los AGCC regulan a la baja las citoquinas que aumentan el sueño NREM y disminuyen el sueño REM. Y regulan al alta las citoquinas que hacen a la inversa. Más REM, menos NREM. No soñamos mucho en NREM. Todos los sueños lúcidos se producen en REM. Eso es todo. ¿Esto es realmente así? Lo mismo lo he soñado, y sin duda después llegué a la fécula de patata demasiado dura una noche. Me he quedado estupefacto.

Bien, es hora de dar un paso atrás. ¿Qué hemos dicho aquí? Bueno, sí, se nos ocurrió una muy buena respuesta de por qué la gente está experimentando estos efectos en un régimen de fibra fermentable alta. Y eso está bien. Las explicaciones son buenas. Pero creo que va mucho más allá que eso.

Lo que hemos hecho añade un dato muy importante a la teoría más amplia de que el consumo de fibra fermentable, a través de una mayor producción intestinal de AGCC, lo que hace es hackear el sistema inmunológico. En otras palabras, el almidón resistente y su conexión con el dormir y el soñar es ahora una pieza importante en la prueba de la teoría más amplia y mucho más importante de que las bacterias del intestino, a través de la producción de AGCC, modulan profundamente el sistema inmunológico humano y dan como resultado un efecto anti-inflamatoria sistémico .

Y eso es increíble. Y encima de eso,  encontramos un biomarcador inmensamente útil para el hackeo inmunológico del intestino: si estás llevando a cabo un régimen con altas cantidades de fibra fermentable y experimenta esos efectos secundarios mientras está durmiendo y soñando, yo diría que es una evidencia bastante buena de que está logrando un efecto anti-inflamatorio. En otras palabras, es la prueba de que estás, de hecho, logrando el efecto deseado. Tu sistema inmunológico ha sido hackeado. Éxito. 1000 puntos para ti.

Ok, eso es todo por ahora.

Ah, y gracias, Daz, por la patada en el culo.

– Heisenbug

Artículo original: https://mrheisenbug.wordpress.com/2014/08/06/why-resistant-starch-prebiotic-fiber-improve-sleep-and-dreaming/