A microbiota intestinal parece contribuir na extração, estoque e gasto de energia obtido a partir de nutrientes da dieta. Experimentalmente, camundongos germ-free estão protegidos de obesidade, mas a transferência da microbiota de camundongos obesos, para camundongos germ-free, resulta em aumento significativo de gordura corporal e resistência à insulina.
Em humanos observaram-se modificações, na microbiota intestinal, relativas à proporção de microrganismos Firmicutes e Bacteroidetes em relação à obesidade. Em adição intervenções nutricionais são capazes de modificar o perfil da microbiota intestinal. Doze indivíduos obesos foram divididos aleatoriamente em dois grupos e receberam dietas hipocalóricas restrita em lipídeos ou restrita em carboidratos. A composição da microbiota fecal foi monitorada, durante o período de um ano, através do sequenciamento dos genes ribossomais RNA16S. Antes da intervenção dietética, os indivíduos obesos apresentaram um número significativamente menor de Bacteroidetes e maior de Firmicutes do que os indivíduos magros (grupo controle). Nos indivíduos obesos que tiveram perda de peso corpóreo houve aumento relativo de Bacteroidetes, enquanto que a proporção de Firmicutes se reduziu. O aumento percentual de Bacteroidetes foi proporcional à perda de peso, ou seja, quanto maior a perda de peso, maior foi o percentual de Bacteroidetes.
Existem diferenças na composição da microbiota de um indivíduo eutrófico para um obeso e esta diferença de bactérias influencia o metabolismo de seu hospedeiro. Sabemos que os probióticos fazem parte de uma microbiota benéfica, ou seja, poderiam equilibrar a microbiota desequilibrada de um indivíduo obeso, mas ainda são poucos os estudos que mostram relação direta da suplementação de probióticos com perda de peso.
Uma meta-análise estudou a suplementação de diferentes espécies de Lactobacilos e sua relação com o peso corpóreo, e os efeitos foram dispares. A suplementação de algumas espécies de lactobacilos aumentou o peso corpóreo de animais, enquanto, de modo diferente outras como o Lactobacillus plantarum e Lactobacillus gasseri foram associados com perda de peso corpóreo em animais e humanos obesos respectivamente. Novos estudos estão sendo conduzidos nessa importante área.