SAVALnet CL

Si consideramos su actual impacto y potencial, el estudio del microbioma ocupa un papel relevante en el desarrollo de la ciencia desde comienzos del siglo XXI. Los descubrimientos y su norte es contribuir a la salud integral del ser humano. 

Aumentan las certezas del aporte de un microbioma saludable al bienestar físico y emocional de una persona. La presencia o no de muchas enfermedades depende del estado en que se encuentre. Así lo respaldan múltiples investigaciones sobre el rol del buen funcionamiento de la red de microbios que vive en nuestro organismo.

Se entiende por microbioma la carga genética de todos los microorganismos que pueblan nuestro cuerpo y que constituyen nichos ecológicos propios en forma de microbiotas. Estas agrupaciones son parte de un ecosistema y su influencia sobre la salud es incuestionable. En este reportaje nos enfocaremos en el rol del microbioma intestinal en algunas enfermedades crónicas, donde se incluyen afecciones inflamatorias intestinales, metabólicas, neurológicas, cardiovasculares y respiratorias.

Las interacciones huésped-microbio ocurren principalmente a lo largo de las superficies mucosas y una de las interfaces más grandes es la intestinal. “El intestino está adaptado al intercambio bidireccional entre el huésped y la flora y alberga una comunidad bacteriana diversa que está separada del medio interno por una sola capa de células epiteliales. Las bacterias residentes superan en número diez veces a las células germinales y somáticas humanas y representan un genoma microbiano combinado muy por encima del genoma humano” [1]. La flora tiene la misma actividad metabólica que cualquier órgano y se puede considerar uno distinto, dentro de otro que lo alberga [2].

Por eso es tan importante ampliar el conocimiento sobre el rol de la microbioma. Estudios actuales buscan contribuir al diseño de tratamientos que rehabiliten ecosistemas microbianos perturbados y prevengan enfermedades como las siguientes:

Artritis reumatoide

Diferentes factores ambientales están involucrados en el desarrollo de la disbiosis intestinal / oral y el inicio y resultado de la artritis siendo los más relevantes la dieta, tabaquismo e infecciones [3].

La composición de la microbiota intestinal en pacientes con artritis reumatoide sin tratamiento está alterada en comparación con los controles sanos. Los pacientes muestran una disminución de la diversidad microbiana intestinal, que se correlaciona con los niveles de autoanticuerpos y la duración de la enfermedad [4].

Los niveles elevados de zonulina se han asociado con una barrera intestinal permeable, disbiosis e inflamación. La restauración de esta barrera en el periodo anterior a la artritis clínica -mediante la suplementación dietética con butirato (un tipo de ácido graso de cadena corta o AGCC) o agentes farmacológicos como un antagonista de zonulina- puede ayudar a retrasar la aparición de la enfermedad y reducir su gravedad [5].

Asma atópica

El rápido aumento de la prevalencia del asma en las naciones industrializadas estaría relacionado con una exposición ambiental alterada y estilos de vida poco saludables.

La vida temprana es el periodo más importante durante el cual la disbiosis de la microbiota en el intestino puede conducir al desarrollo de muchas enfermedades respiratorias [6]. Esto porque la microbiota intestinal tiene una influencia significativa en la maduración de las células inmunes y la resistencia a los patógenos.

Más evidencia de una relación intrincada entre la exposición ambiental, microbioma intestinal y asma atópica proviene de una línea de trabajo en expansión, particularmente aquellos estudios que utilizan modelos animales. Por ejemplo, ratones recién nacidos tratados con antibióticos presentan disminución de la diversidad microbiana intestinal, alteración de los perfiles metabólicos, exacerbación de la respuesta de las células inmunitarias y aumento de la susceptibilidad a la inflamación pulmonar alérgica [7].

Investigaciones demuestran que las bacterias intestinales en humanos son capaces de producir otros metabolitos con potencial proinflamatorio y antiinflamatorio.

Aunque los mecanismos que median la comunicación entre el intestino y los pulmones aún no están claros, se ha sugerido que las células epiteliales, estructurales e inmunes absorben señales del endotelio intestinal para formar un microambiente local de citocinas, lo que conduce a cambios en las respuestas inmunitarias en sitios distales [8].

Enfermedad Inflamatoria Intestinal

Un estado inflamatorio prolongado y la ulceración del colon son las principales características de la Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII). Las más comunes son la enfermedad de Crohn (EC) y la colitis ulcerosa (CU). Se caracteriza por una inflamación crónica y recidivante del tracto gastrointestinal. En general, no se cree que la aparición de ambas afecciones se deba a un único organismo causal, sino a una disbiosis microbiana generalizada en el intestino [9].

Varios trabajos muestran la función de los microbios intestinales en la manifestación de la EII y se cree que la microbiota intestinal es un componente esencial en el desarrollo de lesiones de las mucosas [10].

El butirato tiene potencial terapéutico en la EII porque sirve como la principal fuente de energía para los colonocitos, mejora la integridad de la barrera epitelial e inhibe la inflamación.

Estudios observacionales e intervencionistas recientes han explorado un enfoque alternativo de los probióticos, que implica el consumo de bacterias productoras de butirato para aumentar la producción de este ácido in situ [11].

Enfermedad cardiovascular

Las alteraciones en la composición de la microbiota intestinal y su potencial metabólico se identifican como un factor que contribuye al desarrollo de enfermedades cardiovasculares (ECV) [12].

Se han descrito en ratas vínculos mecánicos entre la microbiota intestinal y la gravedad del infarto de miocardio [13]. En estudios con modelos de roedores, la administración de probióticos como Lactobacillus plantarum y Lactobacillus rhamnosus se asoció con una mejor función ventricular y una insuficiencia cardiaca atenuada después de un infarto de miocardio. Además, un metanálisis demostró una disminución significativa de la presión arterial en pacientes tratados con probióticos [14].

Diabetes tipo 2

Los adultos con diabetes mellitus 2 (DM2) tienen una composición de microbiota intestinal alterada en comparación con los controles sanos. Sin embargo, no está claro si estos cambios representan una causa o un efecto y requieren más investigación. 

Entre los hallazgos comúnmente reportados, los géneros de Bifidobacterium, Bacteroides, Faecalibacterium, Akkermansia y Roseburia se asociaron negativamente con la DM2, mientras que los de Ruminococcus, Fusobacterium y Blautia se vincularon positivamente [15].

Por otro lado, un gran ensayo de asociación de todo el metagenoma encontró un grado moderado de disbiosis intestinal en pacientes con DM2 [16].

El vínculo entre los AGCC y la sensibilidad a la insulina radica en la capacidad de los ácidos para desencadenar la secreción de GLP-1 por las células L intestinales a través de receptores de proteína G específicos (GPR41, GPR43), lo que también tiene un impacto sustancial en la función pancreática y la liberación de insulina como efectos centrales que regulan el apetito [17]. Además de los AGCC, se han implicado muchos otros metabolitos en el papel de la composición del microbioma intestinal y el riesgo de DM2.

Trastornos de la salud mental

Se ha demostrado que los microbios intestinales también influyen en las funciones neurológicas denominándose estos vínculos “eje intestino-cerebro” [18].

La microbiota intestinal se comunica con el cerebro a través de tres vías principales: neural, inmunitaria y endocrina. El funcionamiento deteriorado de esta conexión puede conducir a la manifestación de trastornos mentales. Las especies de microbios intestinales comunes que pertenecen al filo Firmicutes y Actinobacteria, y los géneros Bacteroides y Bifidobacterium, pueden estar contribuyendo en su aparición [19].

Sobre la base de los efectos prometedores de los psicobióticos en la modulación del eje intestino-cerebro se llevan a cabo ensayos clínicos para identificar las cepas bacterianas como posibles candidatas para el tratamiento de trastornos mentales [20].

Estudios de intervención, como las combinaciones probióticas de lactobacilos y bifidobacterias, mostraron una reducción significativa de la angustia psicológica, una mejora de la cognición y comunicación entre los pacientes con enfermedad de Alzheimer y trastorno del espectro autista y disminución de sintomatología en personas con enfermedad de Parkinson.

En resumen, evidencias científicas como estas constituyen el pilar del desarrollo de estrategias terapéuticas basadas principalmente en cambios nutricionales.  La fibra dietética y las grasas insaturadas, por separado o en una dieta saludable como la mediterránea, dan como resultado mejoras en la salud.

La investigación sigue en curso...

Referencias
[1] Shanahan F. The host-microbe interface within the gut. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2002 Dec;16(6):915-31.
[2] Bocci V. The neglected organ: bacterial flora has a crucial immunostimulatory role. Perspect Biol Med. 1992 Winter;35(2):251-60.
[3] Guerreiro CS, Calado Â, Sousa J, Fonseca JE. Diet, Microbiota, and Gut Permeability-The Unknown Triad in Rheumatoid Arthritis. Front Med (Lausanne). 2018 Dec 14;5:349.
[4] Wells PM, Adebayo AS, Bowyer RCE, Freidin MB, et al. Associations between gut microbiota and genetic risk for rheumatoid arthritis in the absence of disease: a cross-sectional study. Lancet Rheumatol. 2020 Jun 25;2(7):e418-e427.
[5] Tajik N, Frech M, Schulz O, Schälter F, et al. Targeting zonulin and intestinal epithelial barrier function to prevent onset of arthritis. Nat Commun. 2020 Apr 24;11(1):1995.
[6] Barcik W, Boutin RCT, Sokolowska M, Finlay BB. The Role of Lung and Gut Microbiota in the Pathology of Asthma. Immunity. 2020 Feb 18;52(2):241-255.
[7] Russell SL, Gold MJ, Hartmann M, Willing BP, et al. Early life antibiotic-driven changes in microbiota enhance susceptibility to allergic asthma. EMBO Rep. 2012 May 1;13(5):440-7.
[8] Budden KF, Gellatly SL, Wood DL, Cooper MA, et al. Emerging pathogenic links between microbiota and the gut-lung axis. Nat Rev Microbiol. 2017 Jan;15(1):55-63.
[9] Lepage P, Häsler R, Spehlmann ME, Rehman A, et al. Twin study indicates loss of interaction between microbiota and mucosa of patients with ulcerative colitis. Gastroenterology. 2011 Jul;141(1):227-36.
[10] Manichanh C, Borruel N, Casellas F, Guarner F. The gut microbiota in IBD. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2012 Oct;9(10):599-608.
[11] Van Immerseel F, Ducatelle R, De Vos M, Boon N, et al. Butyric acid-producing anaerobic bacteria as a novel probiotic treatment approach for inflammatory bowel disease. J Med Microbiol. 2010 Feb;59(Pt 2):141-143.
[12] Tang WH, Kitai T, Hazen SL. Gut Microbiota in Cardiovascular Health and Disease. Circ Res. 2017 Mar 31;120(7):1183-1196.
[13] Lam V, Su J, Koprowski S, Hsu A, et al. Intestinal microbiota determine severity of myocardial infarction in rats. FASEB J. 2012 Apr;26(4):1727-35.
[14] Khalesi S, Sun J, Buys N, Jayasinghe R. Effect of probiotics on blood pressure: a systematic review and meta-analysis of randomized, controlled trials. Hypertension. 2014 Oct;64(4):897-903.
[15] Larsen N, Vogensen FK, van den Berg FW, Nielsen DS, et al. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS One. 2010 Feb 5;5(2):e9085.
[16] Qin, J., Li, Y., Cai, Z. et al. Un estudio de asociación de todo el metagenoma de la microbiota intestinal en la diabetes tipo 2. Nature 490, 55–60 (2012).
[17] Tolhurst G, Heffron H, Lam YS, Parker HE, et al. Short-chain fatty acids stimulate glucagon-like peptide-1 secretion via the G-protein-coupled receptor FFAR2. Diabetes. 2012 Feb;61(2):364-71.
[18] Mayer EA, Tillisch K, Gupta A. Gut/brain axis and the microbiota. J Clin Invest. 2015 Mar 2;125(3):926-38.
[19] Maldonado-Contreras A, Noel SE, Ward DV, Velez M, Mangano KM. Associations between Diet, the Gut Microbiome, and Short-Chain Fatty Acid Production among Older Caribbean Latino Adults. J Acad Nutr Diet. 2020 Dec;120(12):2047-2060.e6.
[20] Barbosa RSD, Vieira-Coelho MA. Probiotics and prebiotics: focus on psychiatric disorders - a systematic review. Nutr Rev. 2020 Jun 1;78(6):437-450.

Por Óscar Ferrari Gutiérrez