A microbiota intestinal medeia e modula muitos dos efeitos fisiológicos e está intimamente ligada à saúde. Uma microbiota não saudável (disbiose) está relacionada, principalmente pelo aumento do estado inflamatório, a um maior risco de doenças crônicas (incluindo obesidade, diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares), doenças neurológicas e psiquiátricas, alergias, suscetibilidade à infecções e desregulação do sistema imune. Por todas essas questões, investiga-se como os nutrientes influenciam a saúde intestinal. E a proteína é um desses nutrientes.

A digestão de proteína resulta em aminoácidos e peptídeos, que são eficientemente absorvidos no epitélio do intestino delgado. Embora a proteína, principalmente animal, seja altamente digerível, ainda pode escapar parcialmente da digestão no intestino delgado, e quantidades de material nitrogenado podem ser transferidas do intestino delgado para o intestino grosso. A proteína e os peptídeos não digeridos sofrem proteólise via micróbios intestinais e proteases pancreáticas residuais, resultando na produção de numerosos metabólitos microbianos. Os produtos finais são principalmente ácidos graxos de cadeia curta (derivados dos BCAA’s), amônia, poliaminas, sulfeto de hidrogênio e compostos fenólicos e indólicos. 

Enquanto alguns metabólitos microbianos são tóxicos, como sulfeto de hidrogênio, amônia e compostos indólicos, e potencialmente têm efeitos negativos na saúde do hospedeiro, alguns dos metabólitos são moléculas bioativas envolvidas em vários processos fisiológicos no hospedeiro. Além disso, altas concentrações de suplementação de proteína podem resultar no aumento de bactérias negativas, potenciais patogênicas.

De fato, os estudos indicam que, embora o excesso de proteína possa afetar o pH e a composição da microbiota intestinal, eles têm um impacto maior nos metabólitos microbianos, principalmente aumentando os citados anteriormente e diminuindo metabólitos benéficos, como o butirato. Isso pode exacerbar a resposta inflamatória, aumentar a permeabilidade do tecido e intensificar os sintomas gastrointestinais.