La microbiota humana, un mundo microscópico apasionante de explorar

M.en C. Shirley Bikel y Dr. Adrián Ochoa Leyva

“No estamos solos”, es una frase que nos hace pensar inmediatamente en la idea: “no estamos solos en el universo”. Sin embargo, no hacemos referencia al universo, sino a cada uno de los seres vivos y, en especial, a los humanos. Cada parte de nuestro cuerpo contiene una enorme cantidad y variedad de microorganismos, que en su conjunto son conocidos como la microbiota humana y sus genomas como el microbioma humano. Esta población microbiana convive con nosotros desde que nacemos, es decir, ella se beneficia del ambiente y nutrientes que aporta nuestro cuerpo y a cambio nos proporciona una variedad de funciones que son indispensables para nuestra supervivencia y salud. Se estima que el cuerpo humano está poblado por unos 100 trillones de microorganismos, lo que equivale al mismo número del total de células humanas de nuestro cuerpo. No obstante, debido a que son mucho más pequeños que una célula humana, estos habitantes aportan sólo del 1 al 3% de nuestra masa corporal, es decir de 1 a 3 kilogramos de bacterias en un adulto de 90 kilogramos. Una de las áreas del cuerpo humano más densamente pobladas es el tracto gastrointestinal que involucra un área heterogénea y extensa (>200 m2 ) disponible para la vida microbiana y en donde podemos encontrar una gran variedad de microorganismos que incluyen bacterias, arqueas, protozoos y hongos, así como una gran cantidad de partículas virales (viroma intestinal) que coexisten en un equilibrio dinámico y funcional (homeostasis).

En los últimos años, el estudio de la microbiota intestinal ha cobrado cada vez más importancia debido a que ésta se ha encontrado altamente relacionada con nuestro estado de salud. Pero, ¿Cómo es eso? Hoy en día, contamos con técnicas que permiten determinar las funciones de la microbiota mediante el análisis de los genes que contiene una muestra mezclada de microorganismos y tejido humano. A esta área de investigación se la conoce como metagenómica. De esta manera, se ha podido establecer que los microorganismos que forman parte de nuestra microbiota, son capaces de producir enzimas que necesitamos (por ejemplo, para digerir cierto tipo de alimentos) y que nuestro propio cuerpo no produce. La microbiota también puede liberar moléculas que nosotros absorbemos, las cuales generan determinados efectos en nuestro organismo, entre otras cosas. De este modo, la microbiota intestinal se ha visto ampliamente involucrada en el metabolismo de diversos nutrientes en el humano, en el metabolismo de medicamentos, en el mantenimiento de la integridad estructural de la barrera de la mucosa intestinal, en la regulación de nuestro sistema inmune y en la protección contra microorganismos nocivos para nuestra salud (patógenos), entre otras funciones. Sin embargo, no siempre nuestra microbiota se comporta así de bien, inclusive, a veces, nosotros mismos podemos ser los responsables de ello ya que nuestro estilo de vida, como por ejemplo, una mala alimentación, sobre todo alta en grasas y azúcares, puede alterar la cantidad y variedad de microorganismos intestinales causando una inestabilidad microbiana (conocida como disbiosis intestinal). De hecho, la disbiosis de la microbiota intestinal, especialmente de las poblaciones bacterianas, ya se ha asociado al desarrollo de diferentes enfermedades tales como la enfermedad intestinal inflamatoria, síndrome del intestino irritable, enfermedades metabólicas como obesidad y diabetes, enfermedades alérgicas y padecimientos del neurodesarrollo.

Hasta nuestros días, las bacterias han sido las protagonistas en el estudio de la microbiota intestinal, y no es por casualidad. Esto se debe, por un lado, a la alta proporción que ocupan dentro de la microbiota y, por el otro, a que son más fáciles de ser identificadas con técnicas de bajo costo. Sin embargo, al igual que nosotros, las bacterias tampoco están solas. Si recordamos la composición de la microbiota intestinal, hablamos también del viroma. Los virus son pequeñísimas partículas, de 20 a 200 nanómetros aproximadamente (esto es 0.00002 milímetros), que necesitan invadir a otras células para poder reproducirse, ya que carecen de constituyentes celulares necesarios para hacerlo por sí solos. Podemos decir que el viroma intestinal está compuesto básicamente por virus que infectan las células humanas (virus eucariotas), pero también por bacteriófagos (conocidos también como “fagos”), que son virus que infectan exclusivamente bacterias y que constituyen la mayor proporción del viroma intestinal humano. Desde hace no mucho tiempo, los fagos son los que han empezado a tomar relevancia dentro del estudio del viroma intestinal debido a que se ha observado que pueden regular la composición y abundancia de las poblaciones bacterianas, así como también de otorgarles nuevas funciones que pueden servir para su supervivencia. A través de sus ciclos de replicación es como logran hacerlo: mediante el llamado “ciclo lítico”, las células bacterianas infectadas por el fago son lisadas (destruidas) tras la replicación de las partículas virales, de forma que los nuevos virus quedan libres para llevar a cabo una nueva infección y, de esta manera, la cantidad y tipo de bacterias presentes en la microbiota se modifica. Por otro lado, mediante el “ciclo lisogénico”, no se produce la destrucción de la bacteria, sino que el fago inserta su material gené- tico (cadena de ADN o ARN) dentro de la célula bacteriana. Así es como le son otorgadas nuevas funciones a la bacteria, las cuales se transmitirán a toda la progenie de la bacteria originalmente infectada. De esta manera, los bacteriófagos han sido íntimamente asociados con la virulencia y evolución de bacterias patógenas, así como con la resistencia a antibióticos y nuevas capacidades metabólicas. Es por ello que cada vez han sido mayores las sospechas de que los fagos contribuyen activamente a la homeostasis de la flora bacteriana, debido a su capacidad para regular la composición y función de la microbiota intestinal con la cual interactúan y podrían así estar directamente relacionados con nuestra salud. Poco se sabe sobre la función de estos fagos, aunque son los componentes más abundantes de la microbiota intestinal. Por ejemplo, si los comparamos con una célula bacteriana, los fagos son 100 veces más pequeños, semejante a encontrar una aguja en un pajar. Sin embargo, estudios recientes en virómica (conjunto de genes víricos en un ambiente específico) o fagómica (conjunto de genes de fagos en un ambiente determinado), han empezado a ganar importancia debido al posible potencial de los fagos en la disbiosis microbiana.

Por todo lo anteriormente descrito, en nuestro laboratorio consideramos que la interacción fago-bacteria es un factor esencial para ser estudiado en la evolución de la microbiota y profundizar con ello en los mecanismos que conllevan a la microbiota intestinal a establecer en nosotros una asociación con un estado de salud o enfermedad y cómo ésta podría depender directamente también de los fagos. Ahora bien, hemos hablado de las funciones de los microorganismos que constituyen nuestra microbiota intestinal y sobre cómo la función y abundancia de estas poblaciones podrían estar siendo reguladas por los fagos. Sin embargo, para comprender a mayor profundidad el papel que tienen los microorganismos en la salud humana y en el desarrollo de diversas enfermedades, es necesario conocer también cuáles de esas funciones se encuentran activas dentro de la microbiota intestinal (genes expresados), para lo cual existe un área de investigación conocida como metatranscriptómica, a través de la cual podemos conocer cuáles microorganismos están “activos” en el intestino de personas sanas por ejemplo y “apagados” en personas enfermas, y/o viceversa. Es por ello que el estudio de la evolución de las interacciones moleculares dentro de la microbiota, mediante la combinación de metagenómica, metatranscriptómica y virómica, aportarán una descripción más detallada sobre las interacciones entre los microorganismos y fagos, siendo esta integración de datos uno de los principales desafíos actuales para una comprensión integral de la microbiota tanto del humano como de otros organismos.

Ahora sabemos que la famosa frase de Orson Welles: “Nacemos solos, vivimos solos, morimos solos…” no es tan cierta si la analizamos desde la perspectiva de la microbiota humana, es más, aunque no la podamos ver a simple vista, nos podemos dar cuenta que estamos más acompañados que nunca y hasta en la muerte (existe también el “necrobioma” humano).

Fuente: Revista Biotecnología en Movimiento

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