Modulation of host metabolism and microbiota through green tea kombucha: insights from a randomized clinical trial in individuals with excess body weight

Abstract

Fermented foods rich in bioactive compounds have been suggested as adjuvants in the treatment and prevention of excess body weight; however, little is known about their real impact on human health. Among them is kombucha, which is obtained by a sugared infusion of Camellia sinensis and fermented by a symbiotic culture of bacteria and yeasts (SCOBY). This research aimed to evaluate the effect of green tea kombucha consumption on anthropometry, inflammation, intestinal health, gut and salivary microbiota, and blood metabolome in individuals with excess body weight. Men and women aged 18-45 years with excess body weight (BMI: 27 kg/m2) were randomized into two groups: healthy energy-restricted diet (-500kcal; control, n=29) or the same diet + green tea kombucha (200 mL/day; n=30) for ten weeks. Evaluations were performed before and at the end of the study to compare the data from these two moments. The assessments performed were quality of life (SF-36), Gastrointestinal Symptom Rating Scale (GSRS), Bristol Stool Scale (BSS), Food Frequency Questionnaire (FFQ), International Physical Activity Questionnaire (IPAQ), anthropometry and body composition (Dual-energy X-ray Absorptiometry). The biological samples collected were: urine for intestinal permeability analysis; stool and saliva for microbiota analysis by 16S rRNA sequencing; untargeted serum metabolomics (LC-TOF-MS); plasma for inflammation markers (flow cytometry) and zonulin and lipopolysaccharide-binding protein (ELISA kits). This project was approved by the National Research Ethics Committee (CAAE: 25880819.3.0000.5153; report number: 6.197.412) and also registered in the Brazilian Registry of Clinical Trials (number: RBR-9832wsx). Chapter 1 presented a systematic review to assess the effect of green tea, the tea chosen for the fermentation, on the intestinal health and gut microbiota. Chapter 2 evaluated the impact of green tea kombucha consumption on anthropometry, body composition, inflammatory markers, and salivary microbiota in individuals with excess body weight. Chapter 3 showed evidence on the impact of green tea consumption on intestinal health, gut microbiota modulation, and metabolomics changes. Chapter 4 systematically reviewed the effects of kombucha consumption on metabolic outcomes and microbiota modulation on human health. Finally, Chapter 5 examines whether the energy-restricted diet rich in minimally processed foods alone affects metabolism and gut microbiota in individuals with excess body weight. This was evaluated through a secondary pre–post analysis combining participants from both groups (kombucha and control). Overall, current evidence suggests that green tea beneficially influences gut microbiota and green tea kombucha emerges as a promising drink in weight loss strategies. This fermented beverage induced positive changes in salivary microbiota composition, optimized gastrointestinal symptoms, and decreased lipid accumulation product. While direct effects on weight loss and body composition were minimal, green tea kombucha attenuated increases in interleukin-6 and promoted metabolites changes associated with anti-obesity, anti-inflammatory, and antioxidant effects. Furthermore, this work could also demonstrate that diets rich in minimally processed, phenolic-containing foods under energy restriction enhanced microbial diversity, reduced pathogenic bacteria, and improved cardiometabolic and metabolomics profiles. In summary, these findings indicate that green tea kombucha and high-quality dietary patterns may support gut and metabolic health, although further well-designed human trials are needed. Keywords: obesity; kombucha tea; plant bioactive compounds; human microbiome; cytokine; metabolites; intestinal mucosa barrier permeabilityAlimentos fermentados ricos em compostos bioativos têm sido sugeridos como adjuvantes no tratamento e na prevenção do excesso de peso corporal, contudo pouco se sabe sobre seu real impacto na saúde humana. Entre eles, destaca-se a kombucha, obtida a partir da infusão açucarada de Camellia sinensis e fermentada por uma cultura simbiótica de bactérias e leveduras (SCOBY). Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o efeito do consumo de kombucha de chá verde nos parâmetros antropométricos, inflamação, saúde intestinal, microbiota intestinal e salivar, e metaboloma sanguíneo em indivíduos com excesso de peso corporal. Homens e mulheres com idade entre 18 e 45 anos e excesso de peso corporal (IMC 27 kg/m²) foram randomizados em dois grupos: dieta saudável com restrição energética (500 kcal; controle, n = 29) ou a mesma dieta associada ao consumo de kombucha de chá verde (200 mL/dia; n = 30), durante dez semanas. As avaliações foram realizadas no início e ao final do estudo, permitindo a comparação dos dados entre esses dois momentos. As avaliações incluíram qualidade de vida (SF-36), sintomas gastrointestinais (GSRS), escala de Bristol (BSS), questionário de frequência alimentar (QFA), questionário de atividade física (IPAQ), antropometria e composição corporal (DEXA). As amostras biológicas coletadas foram: urina para análise da permeabilidade intestinal; fezes e saliva para análise da microbiota por sequenciamento 16S rRNA; soro para metabolômica não direcionada (LC-TOF-MS); e plasma para dosagem de marcadores inflamatórios (citometria de fluxo), além de zonulina e proteína ligadora de lipopolissacarídeo (kits ELISA). O projeto foi aprovado pelo Comitê Nacional de Ética em Pesquisa (CAAE: 25880819.3.0000.5153; parecer nº 6.197.412) e registrado no REBEC (RBR- 9832wsx). O Capítulo 1 apresentou uma revisão sistemática que avaliou os efeitos do chá verde, escolhido como substrato para a fermentação, sobre a saúde intestinal e a microbiota intestinal. O Capítulo 2 avaliou o impacto do consumo de kombucha de chá verde sobre parâmetros antropométricos, composição corporal, marcadores inflamatórios e microbiota salivar em indivíduos com excesso de peso corporal. O Capítulo 3 apresentou evidências sobre o impacto do consumo de kombucha de chá verde na saúde intestinal, na modulação da microbiota intestinal e em alterações na metabolômica. O Capítulo 4 revisou sistematicamente os efeitos do consumo de kombucha sobre desfechos metabólicos e a modulação da microbiota na saúde humana. Por fim, o Capítulo 5 examinou se a dieta com restrição energética, rica em alimentos minimamente processados, isoladamente, afetou o metabolismo e a microbiota intestinal em indivíduos com excesso de peso corporal. De modo geral, as evidências atuais sugerem que o chá verde influencia positivamente a microbiota intestinal e que a kombucha de chá verde emerge como uma bebida promissora em estratégias de perda de peso. Essa bebida fermentada induziu mudanças favoráveis na composição da microbiota salivar, otimizou sintomas gastrointestinais e reduziu o produto de acúmulo de lipídios. Embora os efeitos diretos sobre a perda de peso e a composição corporal tenham sido modestos, a kombucha de chá verde atenuou o aumento da interleucina-6 e promoveu alterações em metabólitos associados a efeitos antiobesidade, anti-inflamatórios e antioxidantes. Além disso, este trabalho demonstrou que dietas com restrição energética, ricas em alimentos minimamente processados e contendo compostos fenólicos, aumentaram a diversidade microbiana, reduziram bactérias potencialmente patogênicas e melhoraram perfis cardiometabólicos e metabolômicos. Em síntese, os achados indicam que a kombucha de chá verde e padrões alimentares de alta qualidade podem contribuir para a saúde intestinal e metabólica, embora mais ensaios clínicos bem delineados em humanos ainda sejam necessários. Palavras-chave: obesidade; kombucha; compostos bioativos vegetais; microbioma humano; citocinas; metabólitos; permeabilidade da barreira da mucosa intestinal