Efecto de los compuestos fenólicos asociados a la fibra del epicarpio de uva sobre la comunidad bacteriana colónica humana, su capacidad fermentativa y el epitelio colónico

Abstract

La estrecha asociación entre la fibra dietética y los compuestos fenólicos ha sido ampliamente propuesta como un argumento para sostener la llegada de estos compuestos al colon, donde la fermentación microbiana favorecerá su liberación por degradación de la matriz vegetal, contribuyendo así a la salud intestinal. Sin embargo, la evidencia experimental que respalda esta interacción y subsecuente liberación colónica sigue siendo limitada. El presente estudio evaluó el impacto de los compuestos fenólicos asociados a la fibra del epicarpio de uva utilizando un modelo de digestión in vitro seguido de fermentación colónica en biorreactores SHIME. Partiendo de la hipótesis de que estos compuestos pueden reorganizar las redes de interacción de la comunidad bacteriana colónica humana, promoviendo la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y favoreciendo la integridad de la barrera epitelial, se analizó la liberación de compuestos fenólicos y sus efectos funcionales a nivel de la interacciones de la comunidad bacteriana y sobre las propiedades de barrera intestinal. A lo largo del proceso digestivo y fermentativo se observó una liberación progresiva de compuestos fenólicos, con una participación activa de la fermentación colónica. Aunque no se detectaron incrementos significativos en la producción de AGCC, los fermentados ricos en fenoles ejercieron efectos beneficiosos sobre las células Caco-2, un modelo celular de epitelio intestinal, mejorando las propiedades de la barrera y modulando el perfil transcriptómico global evaluado mediante RNA-seq. En conjunto, estos resultados indican que los compuestos fenólicos asociados a la fibra del epicarpio de uva ejercen un efecto positivo sobre el epitelio colónico independiente de los AGCC, mediado por la regulación de genes implicados en uniones estrechas y proteínas de la membrana plasmática apical, aportando nueva evidencia sobre su papel funcional en la salud intestinal.

The association between dietary fiber and phenolic compounds has been widely proposed as a mechanism enabling these compounds to reach the colon, where microbial fermentation weakens the plant matrix and promotes their release, potentially contributing to intestinal health. However, experimental evidence supporting this interaction remains limited. In this context, the present study evaluated the impact of phenolic compounds associated with grape epicarp fiber using an in vitro digestion model followed by colonic fermentation in SHIME bioreactors. Based on the hypothesis that these compounds may reorganize interaction networks within the human colonic bacterial community, thereby promoting short-chain fatty acid (SCFA) production and enhancing epithelial barrier integrity, the release of phenolic compounds and their functional effects at both microbial and epithelial levels were investigated. Throughout the digestive and fermentative processes, a progressive release of phenolic compounds was observed, with colonic fermentation playing an active role. Although no significant increases in SCFA production were detected, phenolic-rich ferments exerted beneficial effects on Caco-2 cells by improving barrier properties and significantly modulating the global transcriptomic profile, as assessed by RNA-seq. Overall, these findings indicate that phenolic compounds associated with grape epicarp fiber exert a positive effect on the colonic epithelium independently of SCFA production, mediated through the regulation of genes involved in tight junctions and apical plasma membrane proteins, providing new insight into their functional role in intestinal health.