La microbiota intestinal: el inicio de una revolución científica y biomédica

Hannya V. Fuentes

Hannya Fuentes es Licenciada en Nutrición por parte de la Universidad Latino Americana. Esta publicación fue revisada por el comité editorial de la Academia de Ciencias de Morelos.

Los humanos, así como otros organismos multicelulares, tienen un funcionamiento que es el resultado de su metabolismo en conjunto con el de millones de otros microbios huéspedes. Estos microbios incluyen bacterias, hongos, arqueobacterias y virus, cuya abundancia y diversidad varían dependiendo del lugar donde se encuentren dentro de su hospedero. En el caso de los humanos, estos microorganismos se pueden encontrar en muchos lugares del cuerpo como en la boca, la garganta, la nariz, la piel, la vagina, la saliva y los intestinos. En cada lugar, además de formar una barrera física que puede protegernos, tienen diferentes funciones que van desde la síntesis de aminoácidos esenciales, vitaminas, el procesamiento de componentes indigeribles por el humano como polisacáridos de origen vegetal hasta el control de poblaciones de microorganismos patógenos.

A este consorcio de microorganismos que cohabitan en un ambiente en específico, se les llama microbiota y han evolucionado para vivir cooperativamente y formar un ecosistema muy particular. Aunque conocer la microbiota de cualquier ecosistema es de gran utilidad, los científicos acuñaron el término microbioma que se refiere al número total de genomas (y por lo tanto genes) de estos consorcios. Conocer la información genética de dichos microorganismos, nos permite entender las funciones que llevan a cabo, además de las interacciones que tienen dentro del ecosistema. Hace apenas 12 años se publicó el primer artículo sobre la microbiota intestinal en los humanos que comprende entre 1013 a 1014 microorganismos. Aproximadamente, por cada célula humana, tenemos 10 bacterias pero la información genética contenida en dichas bacterias es más o menos 100 veces más que la contenida en el genoma humano. La alteración en la composición y abundancia de las bacterias que conforman la microbiota se le conoce como disbiosis y puede ser la causa de otro tipo de desequilibrios. La mayoría de organismos que componen nuestra microbiota son benéficos e inclusive se pueden considerar fundamentales para nuestra sobrevivencia. Por lo tanto, la idea de que todos los “microbios” son malignos es equivocada.

Como ya se ha explicado en pasadas publicaciones, los estudios de metagenómica nos permiten estudiar a la microbiota (http://www.acmor.org.mx/?q=content/la-metagen%C3%B3mica-y-el-mundo-secreto-de-las-bacterias). Gracias a estos estudios hemos podido descubrir de manera más detallada, la importancia de la relación de la microbiota en el ser humano.

El eje Microbiota-Cerebro

El intestino es un órgano con gran capacidad sensorial en el cuerpo humano en el cual podemos encontrar un tipo de microbiota con funciones muy especiales. En el tejido de nuestro intestino residen células capaces de captar moléculas que actúan sobre el sistema nervioso (como el glutamato) y que activan toda una cascada de señales que son interpretadas por nuestro cerebro. Muchas de estas moléculas son producidas por la microbiota intestinal y se ha demostrado que existe una comunicación de dos vias entre las bacterias del intestino y el cerebro, que modula procesos rápidos de la fisiología del intestino, como la contracción muscular, o bien fenómenos más lentos como la saciedad (Figura 1). A esta comunicación se le denominado eje microbiota-cerebro.

Existen estudios donde se observa que la microbiota humana puede estar asociada a enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Los pacientes con Parkinson presentan problemas digestivos tales como constipación, mucho antes de que aparezca la enfermedad. Parece ser que las proteínas mal plegadas (amiloides) en el Parkinson aparecen primero en los intestinos. Por lo tanto, las evidencias más recientes apuntan a que la microbiota y el desbalance crónico de la misma, pudiera tener una fuerte correlación con las enfermedades neurodegenerativas. Incluso, enfermedades de tipo psiquiátrico como la depresión y algunas enfermedades cognitivas, pudieran tener una relación con las poblaciones bacterianas en nuestro intestino.

La microbiota y la salud humana

Se intuye que un individuo sano tendrá una microbiota sana (Figura 2A), pero también se ha observado que una persona obesa tiende a presentar una microbiota alterada (Figura 2B). Finalmente, individuos con trastornos alimenticios como la anorexia nerviosa, manifiestan una reducción en la diversidad de la microbiota y hay una asociación significativa con depresión, ansiedad, y falta de apetito (Figura 2C). Por lo tanto, las bacterias en nuestro intestino no solo juegan un papel relevante en nuestra digestión, sino también en la generación de moléculas que afectan nuestro sistema nervioso lo cual se puede ver reflejado en nuestro comportamiento y estado de ánimo diario.

Típicamente, las comunidades microbianas pueden cambiar sus relaciones ecológicas que van de mutualistas (mutuo beneficio), comensales (relación no dañina con el humano), a estados patógenicos dependiendo de retos del ambiente y del estado de salud del huésped. Ciertas especies microbianas pueden desaparecer de vez en cuando y la pérdida de diversidad microbiana está asociada a deterioros en la salud, esto en conjunto con ciertos compuestos de nuestro metabolismo. Como ya se ha sugerido, las bacterias de nuestro intestino no son actores pasivos en nuestra fisiología, ya que nos proveen de niveles adecuados de ciertos compuestos como son las vitaminas del complejo B; pueden convertir la fibra no digerible, en metabolitos útiles como ácidos grasos, propionato, y butirato que ayudan al sistema inmune; producen hormonas captadas por el sistema nervioso como son dopamina (hormona de la felicidad), serotonina (hormona relacionada con los ciclos de sueño) y catecolaminas (hormonas relacionadas con el estrés). Un buen balance de estas hormonas, fortalecen el eje intestino-cerebro y mejoran entre otras cosas, la motilidad intestinal, el estado de ánimo y la calidad del sueño.

Se ha demostrado que la microbiota va cambiando con el tiempo pero se establece desde el nacimiento. Tanto la microbiota intestinal como la de la piel, esta relacionada de manera significativa con la vía de nacimiento. De manera interesante, se han encontrado diferencias entre los nacidos por vía vaginal (parto natural) y aquellos por cesárea, donde la microbiota de estos últimos presenta un perfil de bacterias muy diferente. La microbiota, determina funciones relacionadas con la inducción de la inmunidad. Actualmente, se ha encontrado una relación entre los nacidos por cesárea y ciertas enfermedades que involucran procesos inflamatorios como son las alergias. Como ya se menciono, la microbiota de nuestro organismo es dinámica y puede ir adaptándose, pero en casos muy drásticos donde las disbiosis son prolongadas, es posible que dichos trastornos se relacionen directamente con males mas complejos como son las enfermedades autoinmunes y algunos tipos de cáncer. Es necesario recordar que este tipo de enfermedades son multifactoriales, sin embargo la relación de la microbiota con estas, es cada vez más evidente.

Los trasplantes fecales y sus aplicaciones

En los pacientes con disbiosis intestinales, se pueden presentar ciertos síntomas como el aumento de grasa en el cuerpo y también un aumento en el volumen promedio de las heces fecales. Estos síntomas son indicativos de un mal funcionamiento del sistema digestivo y por lo regular, pueden ser el comienzo de otras complicaciones como son las infecciones intestinales. En particular, las infecciones por bacterias oportunistas como Clostridium difficile, que normalmente habita en nuestros intestinos, pueden llegar a comprometer la salud de manera importante. Una de las causas de las disbiosis intestinales, es la administración indiscriminada de antibióticos, donde la microbiota se altera y se eleva el riesgo de infecciones por cepas multirresistentes de C. difficile, causando diarreas crónicas y muy difíciles de tratar. Investigaciones recientes en modelos animales como ratón, han demostrado que es posible transferir las bacterias que habitan el intestino de un organismo sano, a otro que presenta alguna disbiosis, resultando en el restablecimiento de la salud. A esta transferencia de bacterias extraídas de la materia fecal de un individuo sano a otro enfermo, se le ha denominado como trasplante fecal.

En humanos, el trasplante fecal para el tratamiento de infecciones crónicas de C. difficile, ha sido notablemente exitosa y bien tolerada para eliminar a esta bacteria. Sin embargo, los donadores deben cumplir varios requisitos entre los cuales tenemos que no hayan tenido tratamientos con antibióticos en los últimos seis meses, no estar inmunocomprometidos, no haberse realizado tatuajes en los últimos seis meses, no usar drogas y no tener enfermedades como inflamación intestinal crónica.

El trasplante se realiza por colonoscopia y de manera menos usual por intubación nasoduodenal (tubo insertado desde la nariz, hasta el intestino). Una vez que la sonda llega hasta el colon, la muestra fecal del donador es colocada. Este procedimiento ya se lleva a cabo en hospitales de Estados Unidos de América, como en el hospital John Hopkins en Baltimore, Maryland.

Otras maneras de regular la microbiota

En la actualidad, podemos encontrar productos comerciales los cuales contienen probióticos que esencialmente son bacterias beneficiosas que mejoran la salud general del organismo. Sin embargo, su utilidad ha sido discutida recientemente, ya que precisamente su uso después de un tratamiento por antibióticos, puede tener efectos contrarios a los esperados. Ante esto, se han buscado otras alternativas para controlar y restituir en balance de la microbiota en el humano. En la naturaleza, existen virus que se han especializado en infectar bacterias para poder reproducirse. Estos virus son muy específicos para infectar por lo que podríamos tomar ventaja de que cada bacteria tiene su depredador viral particular. A estos virus se les llama bacteriófagos y su uso para eliminar bacterias patógenas y resistentes a antibióticos, representa un prospecto de terapia muy importante en nuestra continua lucha en contra de enfermedades bacterianas. Existen algunos casos donde ya se están utilizando a los bacteriófagos para controlar la diversidad de la microbiota intestinal, sobre todo en animales de producción como cerdos, con la finalidad de aumentar el aprovechamiento de nutrientes y así tener mejores rendimientos de producción. A pesar de estos avances, aun no se conoce que tan estable se puede mantener la microbiota, después de haber usado un tratamiento por bacteriófagos. Tampoco se ha estudiado si la especificidad que tienen para infectar, pueda modificarse de tal manera que pudiera infectar a otras bacterias que no eran blancos inicialmente, o bien que pierdan su capacidad de infectar.

En resumen, la coexistencia del organismo hospedero y su microbiota se le define como el holobionte, el cual debe ser considerado como una unidad ecológica y evolutiva. De la misma manera, la salud y enfermedad, la fisiología y la nutrición de un individuo no pueden entenderse del todo, sin considerar su microbiota y la dinámica de la misma. La microbiota es parte inherente de los organismos, contribuyendo en algunos, al desarrollo del sistema inmune determinada en conjunto por la genética del individuo. Existen otros factores que contribuyen a la dinámica de la microbiota como las variaciones debido a las regiones geográficas, la edad de los individuos y la alimentación, asi como varias enfermedades no solo gastro-intestinales (diarreas) y nutricionales (obesidad, diabetes, anorexia). Todo esto puede a su vez estar asociado (o ser la causa) de varias enfermedades neurodegenerativas y otras enfermedades como el cáncer de colón.

Por lo tanto, la medicina y la nutrición personalizada deben entenderse bajo la premisa de que somos holobiontes. Es necesario desarrollar nuevos métodos de diagnóstico y de tratamiento que incluyan la consideración de la diversidad y composición de la microbiota. Finalmente, quiero mencionar que no podemos ser solo espectadores de estos avances sobre el estudio y las aplicaciones que tiene la microbiota, así como su relación con la salud, inmunidad, nutrición y enfermedades, sino que debemos apoyar proyectos científicos para participar en esta revolución científica de la biomedicina.

Esta columna se prepara y edita semana con semana, en conjunto con investigadores morelenses convencidos del valor del conocimiento científico para el desarrollo social y económico de Morelos. Desde la Academia de Ciencias de Morelos externamos nuestra preocupación por el vacío que genera la extinción de la Secretaría de Innovación, Ciencia y Tecnología dentro del ecosistema de innovación estatal que se debilita sin la participación del Gobierno del Estado.

Fuente: Academia de Ciencias de Morelos

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