Estudios actuales de la microbiota intestinal
Los estudios actuales de la microbiota intestinal hacen parte del proceso de investigación constante en la salud pública relacionada con las enfermedades digestivas.
facultad de farmacia · nutrición para farmacia
jue. 09 de sep. 2021
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Dentro de los estudios actuales de la microbiota intestinal, destaca el desarrollo de nuevas tecnologías de secuenciación masiva. Estos como las basadas en la metagenómica del 16S rRNA, han bajado de precio exponencialmente (desde 10.000 € en 2001 por la secuenciación de un millón de pb hasta 0,1 € en 2011). Así como de aplicaciones para el tratamiento bioinformático y bioestadístico de big data, ha hecho posible la aparición de grandes proyectos internacionales. Estos estan centrados en el estudio de la microbiota humana en general, y de la microbiota intestinal en particular.

La microbiota intestinal es la comunidad microbiana más numerosa y compleja de las presentes en el cuerpo humano. Esto con representantes de hasta 6-9 de los 55 filos conocidos bacterianos, principalmente Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacteria y Verrucomicrobia. En especies, sin embargo, hay una altísima diversidad entre dos sujetos, de forma que cada persona posee un microbioma intestinal distintivo.

Su caracterización mediante técnicas basadas en el 16S rRNA no permite, sin embargo, conocer las funcionalidades metabólicas de esos genomas bacterianos (que requerirían una secuenciación completa del transcriptoma vía tecnología shot-gun), ni tampoco la importancia de otros microorganismos eucariotas presentes en el tracto intestinal, como hongos y protozoos (para los que se necesitaría una secuenciación masiva 18S rRNA) o virus. La secuenciación metagenómica basada en 16S rRNA tampoco permite llegar en especie ni de cepa bacteriana; sino solo de género en la mayoría de los casos.

Antecedentes de estudio

Esta microbiota intestinal había sido estudiada hasta entonces solo en ciertos patógenos de interés. Esto debido a limitaciones tecnológicas (métodos de cultivo, de amplificación por PCR, de análisis inmunológico, etc.). Hoy día, se sabe que cada persona alberga en su microbioma intestinal una media de 600.000 genes microbianos. Mismos de los cuales el 50% está presentes en la mitad de la población mundial. Además, cada persona posee unas 160 especies bacterianas en su microbiota intestinal que, en todos los sujetos, suman unas 1.150 especies en total.

Los análisis estadísticos de estas poblaciones intestinales son complejos y requieren de múltiples algoritmos para poder comparar individuos y situaciones fisiológicas. La diversidad α o riqueza taxonómica de una muestra, se calcula con base en el número de taxones identificados en una microbiota intestinal. También mediante índices como el de Simpson. Esta diversidad α disminuye tras el tratamiento con antibióticos, por ejemplo. La diversidad β, en cambio, muestra qué taxones son compartidos entre dos muestras o condiciones fisiológicas.

La temática de estos proyectos incluye el estudio de la composición de la microbiota intestinal humana; tanto en situaciones de salud como bajo diversas condiciones patológicas o nutricionales. Esta composición no se puede estudiar por métodos clásicos, al ser no cultivables en laboratorio la mayor parte de las especies presentes en la microbiota intestinal.

Uno de los primeros consorcios internacionales en este ámbito científico fue el proyecto europeo META-BIOME. Estaba centrado en el estudio de rutas de comunicación entre los microorganismos de la microbiota intestinal y el hospedador humano; esto en el sentido de intentar explicar qué alteraciones o señalizaciones pueden ser las responsables de la pérdida de la homeostasis intestinal. Misma que lleva a la aparición de patologías de tipo metabólico o inmune.

El avance en Europa

Otro consorcio europeo, METAHIT, ha estado centrado en la relación entre microbiota intestinal y dos importantes patologías; la obesidad y la enfermedad inflamatoria intestinal (un término que abarca a la colitis ulcerosa y a la enfermedad de Crohn). Este proyecto ha permitido determinar que, como norma general, cada ser humano porta una media de 160 especies microbianas en su microbiota intestinal, que le aportan más de medio millón de genes extra, en su inmensa mayoría de origen bacteriano.

De esas especies, alrededor de una tercera parte son comunes a una gran parte de la población. Estos estudios han permitido definir para toda la población humana, independientemente de su origen geográfico, tres enterotipos caracterizados por una mayor proporción relativa de varios filos y géneros bacterianos, y asociados a hábitos de consumo concretos. Estos enterotipos pueden, eventualmente, arrojar luz sobre patologías de tipo metabólico asociadas a los mismos y, por tanto, a los hábitos de consumo nutricional.

El proyecto europeo más reciente, MyNewGut, acaba de finalizar en 2018 y ha sentado las bases para el desarrollo de una nueva generación de probióticos, centrada en nuevos géneros bacterianos no utilizados a nivel industrial (en el campo alimentario) hasta la fecha como, por ejemplo, Bacteroides uniformis CECT 7771, que reduce el nivel sérico de triacilglicéridos, la tolerancia a la glucosa y la ganancia de peso corporal cuando se administra como probiótico por vía oral.

Otro resultado interesante de este proyecto es el descubrimiento de que, una dieta con alto contenido en grasa saturada induce un comportamiento depresivo en modelos animales murinos debido a alteraciones en el eje de intestino-cerebro. Este efecto negativo no aparece asociado, sin embargo, a dietas con alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs).

El microbioma intestinal

El concepto de holobionte implica entender un ser vivo, como un humano, como el conjunto de células eucariotas y procariotas (su microbiota) que lo integran. En humanos, la microbiota intestinal aporta 3,3 millones de genes microbianos, unas 150 veces el número de genes humanos. Las implicaciones de la presencia de esta microbiota pueden ser beneficiosas o negativas (en el caso de patógenos). Conocer la composición del microbioma intestinal de una persona puede así sentar las bases para la predicción del riesgo de sufrir diversas patologías, como la ganancia de peso tras un protocolo de adelgazamiento.

El microbioma intestinal humano se empieza a desarrollar incluso antes del nacimiento, ya que diversos estudios han demostrado la colonización del tubo digestivo del embrión, la presencia en el meconio (el contenido intestinal del mismo) y el líquido amniótico de géneros bacterianos de origen intestinal materno, como Enterococcus. Sin embargo, la colonización bacteriana a gran escala ocurre durante el nacimiento por vía vaginal, con exposición a Lactobacillus y Prevotella.

En cambio, los bebés nacidos por cesárea son rápidamente colonizados por otros géneros bacterianos, como Staphylococcus, Corynebacterium y Propionibacterium, habituales en la microbiota de la piel. La lactancia materna aporta también especies de probióticos al tracto gastrointestinal del bebé, que diversifican su microbiota intestinal ya durante la primera semana de vida, mediante Lactobacillus, Staphylococcus, Enterococcus y Bifidobacterium.

Este microbioma intestinal del recién nacido comienza a madurar a lo largo de los siguientes tres años, según se van incorporando alimentos sólidos a la dieta y se retira la leche materna. Sobre todo, disminuyen las poblaciones de Bifidobacterium, que no pueden sobrevivir en ausencia de los galactooligosacáridos de la leche materna. Esta maduración del microbioma va pareja a una maduración del sistema inmune.

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