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25 Abril 2016

Ayuda bacteriana para crecer

Actualmente, existen varios estudios que dan cuenta de la relación simbiótica entre la microbiota intestintal y su hospedero. La variabilidad y estabilidad de las especies bacterianas intestinales residentes es de vital importancia para el metabolismo, lo cual está en directa relación con la dieta. En este sentido, los niños con una baja nutrición exhiben un desarrollo precario de su microbiota, lo cual afecta a largo plazo su crecimiento. Recientemente, en estudios realizados en ratones de crecimiento atenuado, se observó que las bacterias intestinales de niños malnutridos, al ser transferidas a estos animales, les otorgan grandes beneficios asociados a una mayor ganancia de peso y tamaño. Tal fenómeno también estuvo acompañado de mayores niveles proteicos del factor de crecimiento insulínico. Contrariamente, al transferir la microbiota de niños de escaso aporte nutricional a ratones libres de gérmenes, no se evidenció tal efecto. Estos resultados proporcionan evidencia de que una microbiota está causalmente relacionada con la desnutrición, lo que representa una potencial diana para dirigir agentes terapéuticos, cuya finalidad sea incrementar la viabilidad de microorganismos intestinales y así poder combatir la desnutrición infantil.   


La malnutrición infantil es responsable de casi la mitad de todas las muertes en niños bajo los cinco años de edad en todo el mundo, y los esfuerzos para restaurar la ingesta nutricional adecuada en la infancia temprana han generado resultados modestos. Una alternativa es modificar la población de bacterias que habitan el intestino, denominada microbiota, encargada de modular la actividad metabólica intestinal. De hecho, la desnutrición infantil ha sido previamente asociada con alteraciones en la microbiota. Recientes investigaciones han establecido además, que su composición es modificada por la desnutrición crónica. Por otra parte, la modificación de estas comunidades microbianas, en ratones, puede mejorar el déficit de crecimiento asociado a la dieta.

El período transcurrido entre el nacimiento y los 3 años de edad es fundamental para el crecimiento y desarrollo en los seres humanos. Décadas de investigaciónen acerca de los orígenes de las enfermedades han demostrado que la influencia del ambiente durante este período puede contribuir al desarrollo de patologías más adelante en la vida. Por ejemplo, el déficit nutricional temprano o bien, el exceso, pueden tener consecuencias de por vida para el metabolismo y salud cardiovascular. Debido al rol simbiótico de la microbiota intestinal en el metabolismo, se cree que los cambios en su composición pueden conducir a tales problemas de salud.

La comida que consumimos puede ser relevante en determinar qué microbios intestinales proliferan. Cada especie bacteriana tiene un ambiente metabólico óptimo que sustenta su crecimiento. Por ejemplo, una dieta rica en fibra vegetal promueve el desarrollo de una microbiota considerablemente diferente de la generada por un régimen rico en grasas animales. En respuesta, la microbiota convierte componentes no digeribles, como la fibra, en compuestos útiles para el crecimiento de células intestinales y para un saludable desarrollo del sistema inmunológico. Pero, ¿qué ocurre con la microbiota intestinal cuando los niños están desnutridos?

Una investigación realizada por Laura V. Blanton y colegas (doi: 10.1126/science.aad3311) abordó esta problemática. Los autores estudiaron la microbiota proveniente de muestras de heces de niños de Malawi, con o sin déficit de crecimiento. Utilizaron los resultados de niños que crecieron con normalidad para derivar un modelo de desarrollo de microbiota saludable. Cuando se aplicó el modelo a través de toda la cohorte, los autores encontraron que los niños que tenían problemas con la ganancia de peso tendían a tener una microbiota inmadura en comparación con aquellos que presentaron un peso saludable.

Posteriormente, los investigadores analizaron si la diferencia en la microbiota intestinal podía contribuir al deterioro del crecimiento. Para esto, usaron bacterias aisladas desde muestras de heces de niños y las utilizaron para colonizar el intestino ratones libres de gérmenes, que carecían de microorganismos intestinales. Luego, los autores alimentaron a los ratones con un régimen alimentario pobre en nutrientes, lo que refleja la dieta típica de Malawi.

Después de varias semanas, los ratones que albergaban una microbiota derivada de donantes con alteraciones de crecimiento (ratones de crecimiento retrasado) obtuvieron significativamente menos peso que el grupo control con una microbiota proveniente de niños sanos. Sin embargo, si los dos grupos eran alojados en la misma jaula, los microbios de los controles se podían transferir rápidamente a ratones de crecimiento atrofiado, restaurando el peso de los animales hacia niveles saludables. Los investigadores atribuyeron este efecto a dos especies bacterianas: la cepa Ruminococcus gnavus y Clostridium symbiosum. Cuando las introdujeron en ratones libres de gérmenes, junto con la microbiota de donantes con crecimiento atenuado, estas especies promovieron un robusto aumento de peso (fig. 1).

Figura 1. Una ayuda desde un intestino sano. 

Diversas investigaciones han analizado cómo los cambios en las bacterias intestinales afectan el crecimiento infantil. a, ratones jóvenes cuyos intestinos son colonizados por una microbiota proveniente de niños sanos de Malawi, experimentan un aumento de peso notorio, incluso si se alimentan con una dieta pobre en nutrientes. Este aumento de peso puede deberse parcialmente al incremento de la producción del factor de crecimiento insulínico, promovido por la presencia de ciertos componentes de la microbiota. b, por el contrario, los ratones que albergan la microbiota de un niño con problemas de crecimiento, no aumentan de peso. c, introduciendo dos especies microbianas que promueven el crecimiento en la etapa de colonización, o suplementando la dieta de los animales con azúcares denominados oligosacáridos de la leche sialilados, se logra restaurar el aumento de peso a niveles saludables.

Para conocer mejor cómo R. gnavus y C. symbiosum promueven el crecimiento, Blanton y colegas examinaron las heces e hígados de los ratones utilizando espectrometría de masas. Los niveles de subproductos provenientes de la ruptura de aminoácidos fueron inferiores en los órganos de ratones con un aumento de peso reestablecido, en comparación con los de animales de crecimiento atrofiado. Los autores sugirireron que la adición de ambas especies modificó el metabolismo de los animales involucrando la ruptura aminoacídica a través del crecimiento y la producción de masa magra.

En una segunda publicación (Science. 2016 Feb 19;351(6275):854-7), Martin Schwarzer y colegas proporcionaron pistas adicionales a la forma en la que la microbiota  podría estimular sistémicamente el crecimiento a edades tempranas. Los autores compararon el crecimiento de ratones jóvenes normales con el de ratones libres de microorganismos, evidenciándo que la presencia de la microbiota promovió el crecimiento mediante la producción de grandes cantidades de factor de crecimiento insulínico. Si los ratones eran dispuestos en ambientes bajos en nutrientes, la estimulación microbiana de esta proteína, aminora parcialmente el déficit de crecimiento. No todas las cepas bacterianas pueden promover el crecimiento de esta manera: diferentes cepas de una especie, Lactobacillus plantarum, generaron diferentes efectos sobre el crecimiento. Estos datos ponen de relieve el hecho de que cada microorganismo interactúa diferencialmente con su hospedero, lo que sugiere una advertencia debido a que los efectos beneficiosos de las bacterias  en ratones podrían no ser replicados en humanos.

En una tercera investigación (Cell. 2016 Feb 25;164(5):859-71), Charbonneau y colegas proporcionan evidencia de que el cultivo de cepas específicas no es la única manera de estimular el crecimiento microbiota-dependiente. Los autores estudiaron la leche de madres que tienen niños con problemas nutricionales encontrando que su leche tendía a tener menores cantidades de oligosacáridos, un azúcar especializado. Estas moléculas son de interés porque son abundantes en la leche humana, pero no en la leche de vaca. Para investigar si los oligosacáridos presentan propiedades beneficiosas apra el parámetro evaluado, los autores generaron ratones de crecimiento atrofiado utilizando una estrategia experimental similar a la de Blanton y colegas. La introducción de una leche que consta de oligosacaridos sialilados a la dieta de los animales de crecimiento atenuado, logró incrementar su peso considerablemente, mientras que el suplemento con otros tipos de azúcar, o el tratamiento de ratones con un intestino no colonizado, no produjeron tal beneficio.

A diferencia de los otros estudios, Charbonneau y colegas no atribuyeron los efectos beneficiosos de oligosacáridos de la leche a un microorganismo específico. La adición de los azúcares solamente logró aumentar la transcripción de genes microbianos implicados en el metabolismo de almidón y otros procesos. Los autores concluyeron que el crecimiento resultante, fue causado por numerosas interacciones complejas dentro de toda la comunidad microbiana. Sin embargo, los mecanismos específicos que subyacen estas interacciones aún están por determinarse.

El suplemento de la dieta de un bebé con oligosacáridos podría promover un crecimiento saludable en niños que no reciben tales moléculas a través de la leche materna. Sin embargo, la fabricación de estos oligosacáridos ha demostrado ser dificultosa, lo que puede ser un obstáculo para su uso extendido. Cada vez es más evidente que la dieta, la microbiota intestinal y la salud están vinculadas. A pesar de esto, se debe ser consciente que, cuando se realizan intervenciones alimentarias se afecta el crecimiento de miles de millones de bacterias. La evidencia publicada contribuye a dar un salto en el entendimiento acerca de cómo la microbiota intestinal se relaciona con el deterioro del crecimiento en niños desnutridos, pero de ninguna manera se ha encontrado aún la solución para abordar los problemas de crecimiento. La dieta es sólo uno de los muchos factores que rigen este parámetro anatómico en estadios tempranos de la vida. Además, debido a las deficiencias nutricionales, el crecimiento puede variar entre comunidades, por lo que se requieren de más estudios llevados a cabo en poblaciones más amplias. De todas formas, este tipo de investigación podría optimizar los regímenes de alimentación para que sean considerados los beneficiosos efectos de la microbiota.

Fuente bibliográfica

Microbiome: Eating for trillions

Derrick M. Chu and Kjersti Aagaard

Department of Obstetrics and Gynecology, Baylor College of Medicine, Houston, Texas 77030, USA

doi:10.1038/nature17887

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