Descubren que un compuesto producido por la microbiota fortalece la barrera intestinal

Un equipo de investigación formado por científicos de las universidades de Sevilla y el Instituto Nacional de Investigación Agrícola de Francia (INRAE) en Toulouse, ha demostrado que el isovalerato, una de las moléculas que producen las bacterias intestinales durante la digestión de las proteínas, ayuda a proteger el revestimiento interno del intestino y mejora la salud digestiva. 

En concreto, esta sustancia fortalece las uniones entre las células del epitelio intestinal, la capa celular que forma una especie de barrera protectora dentro del intestino. En este sentido, actúa como un filtro, impidiendo el paso de microorganismos u otros agentes causantes de inflamación, infecciones o alteraciones en el organismo tras la exposición oral.

Los resultados de este estudio, realizados in vitro en un modelo generado a partir de células porcinas, abren nuevas vías para desarrollar estrategias nutricionales dirigidas a aumentar la producción de este compuesto beneficioso para el intestino, sobre todo en casos en los que la alimentación es baja en fibra y rica en proteínas.

Organoides intestinales porcinos utilizados en este estudio.

El isovalerato es un metabolito -sustancia producida durante el metabolismo- clave en la descomposición de la leucina, uno de nueve los aminoácidos esenciales que el organismo humano no sintetiza por sí mismo. Este compuesto se integra en la dieta mediante la ingesta de alimentos como carnes magras (pollo, pavo y ternera), pescados (salmón o atún), lácteos (queso parmesano), legumbres (habas, guisantes secos, edamame) y semillas (piñones). 

Para obtener estos resultados, los expertos realizaron un cribado previo de siete metabolitos derivados de aminoácidos – moléculas orgánicas que forman las proteínas- para identificar y hacer un seguimiento de sus efectos sobre la barrera intestinal mediante diferentes ensayos. 

Entre ellos, trabajaron con el isovalerato y comparó sus efectos con los del butirato, un ácido graso de rápida absorción que se produce naturalmente en el intestino cuando la microbiota fermenta la fibra y tiene además propiedades antinflamatorias. “Evaluamos la resistencia eléctrica transepitelial tras la exposición a estas moléculas. Este parámetro es un indicador de lo robusta que es la barrera intestinal frente a la entrada de toxinas, bacterias, virus… y cualquier agente externo que pueda dañar este órgano”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Sevilla Cristina Plata Calzado, coautora del estudio. 

Cristina Plata Calzado, investigadora de la Universidad de Sevilla y autora de este estudio.

De esta forma, observaron que el isovalerato incrementa esta resistencia eléctrica y al mismo tiempo reduce la permeabilidad de la barrera intestinal, es decir, dificulta la entrada de sustancias. “Además, activa genes relacionados con la inmunidad innata, la protección antioxidante y la diferenciación celular del intestino”, apunta Plata.

Un ‘escudo celular’ para el intestino

Durante los ensayos, se seleccionaron tres de estos metabolitos del cribado para comparar su respuesta en pruebas con tres concentraciones diferentes, incluyendo el butirato como grupo control. En estos experimentos, realizados en organoides porcinos, es decir, estructuras microscópicas en 3D cultivadas en laboratorio a partir de células intestinales de cerdo que imitan parcialmente la forma y función de órganos reales, corroboraron que sólo el isovalerato tiene propiedades similares al butirato. “Utilizamos estos modelos in vitro que simulan un intestino real para estudiar cómo funciona y cómo responden sus células ante distintas moléculas sin necesidad de recurrir directamente a los animales. A la vista, son como bolitas que contienen diferentes tipos de células como las que existen en el organismo”, detalla Plata. 

En paralelo, y mediante análisis bioinformáticos, el equipo identificó varios géneros bacterianos presentes de forma habitual en la microbiota intestinal capaces de producir isovalerato, entre ellos Prevotella, Blautia, Christensenella, y Ruminococcus. “Si estas bacterias habituales en nuestra microbiota potencian la producción de este metabolito, su presencia podría contribuir a fortalecer el intestino”, asegura esta investigadora. 

La investigadora Cristina Plata realizando pruebas en el laboratorio.

Otra de las conclusiones del estudio titulado ‘The gut microbiota metabolite isovalerate enhances the epithelial barrier function in cell monolayers derived from porcine ileum organoids’ y publicado en la revista American Journal of Physiology, apunta que el isovalerato regula la actividad de unas enzimas que, a su vez, controlan la expresión de los genes dentro de las células y afectan al funcionamiento del intestino. “Tanto el butirato como el isovalerato son capaces de modular estas enzimas y reducir su actividad, directamente implicada en la regulación de genes de la barrera intestinal. Por tanto, la presencia de isovalerato podría ser clave para reducir la inflamación y contribuir a una mayor actividad antimicrobiana”, mantiene Plata.

El siguiente paso en el que ya trabaja este equipo de investigación es escalar estos resultados en otros modelos más avanzados. Posteriormente podrían aplicarlos en estudios in vivo para estudiar aplicaciones futuras en enfermedades asociadas a la inflamación crónica o desequilibrios de la microbiota que originen problemas digestivos o inflamatorios, y debilidad del sistema inmune.

Este trabajo de investigación ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía y del Instituto Nacional de Investigación Agrícola de Francia (INRAE). 

Reportaje iDescubre: Una molécula producida por las bacterias que actúa como escudo invisible del intestino

Referencias

Martin Beaumont, Cláudia M Vicente, Cristina Plata-Calzado, Corinne Lencina, Elisabeth Jones, Stéphanie Lecuelle, Tristan Chalvon-Demersay: ‘The gut microbiota metabolite isovalerate enhances the epithelial barrier function in cell monolayers derived from porcine ileum organoids’. American Journal of Physiology. 2026.

DOI: 10.1152/ajpgi.00193.2025

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