El tan importante Microbioma

Celebración de la Santa Cruz en Acatlán, México. A principios de mayo, la gente de esta pequeña comunidad deja ofrendas a la Santa Cruz. También mantienen la antigua tradición de luchar con máscaras de jaguar. Esta es una tradición precolombina en la que la sangre y el sudor que caen al suelo son una ofrenda a la tierra. A cambio de su sangre, la gente pide lluvia. Una mujer se refleja en una enorme olla de mole, este plato tradicional se sirve durante las celebraciones de toda la ciudad. Foto de Karla Gachet.

Recientemente, lo que conocemos sobre la importancia de la interacción entre nosotros humanos y los microorganismos está cuestionando el estilo de vida de muchas sociedades y al mismo tiempo reconoce la importancia de la biodiversidad en todos los sentidos.

Tuvimos el placer de hablar con la Dra. Clelia Peano, una investigadora del Instituto de Genética e Investigación Biomédica CNR y jefa de la Unidad de Genómica del Centro Clínico Humanitas en Milán, Italia. Clelia es parte de un grupo de investigadores que estudian el microbioma intestinal con el objetivo de entender las funciones de los microorganismos y sus impactos en la salud humana.

La Dra. Clelia Peano nos explica la importancia de los microorganismos intestinales y sus impactos en la salud humana.

Vale la pena mencionar que la comunidad científica ha reconocido la importancia del microbioma solo recientemente. Desde el año 2000, se sabe que las interacciones de los microorganismos con su huésped (animales (humanos), plantas, suelo, agua) son relevantes para la sostenibilidad, el equilibrio y la salud general de todos los componentes del ecosistema.

Pero ahora, permitamos que Clelia nos explique:

¿Qué es el microbioma?

El microbioma está compuesto por todos los microorganismos (ej. bacterias, hongos, etc.) que colonizan un entorno constituyendo un ecosistema.

¿Qué es el microbioma humano y por qué es importante?

El microbioma humano se refiere a todos los microorganismos (ej. bacterias, hongos, etc.) que viven dentro de nuestro cuerpo.

Dentro del cuerpo humano, los órganos colonizados por la mayor diversidad de especies de bacteria son la piel y el intestino (más de mil especies), seguidos por el tracto oral y faríngeo (más de seiscientas especies).

El microbioma es importante porque nuestro cuerpo está dominado por bacterias. De hecho, las células bacterianas que colonizan nuestro cuerpo son 10 veces más abundantes que nuestras células humanas.

Dentro del intestino, los microorganismos ejercen funciones muy importantes, como extraer la energía de los alimentos, producir vitaminas y regular el sistema inmunológico, el nivel de glucosa y el metabolismo.

¿Cómo hace el microbioma para controlar estas funciones corporales?

El microbioma produce metabolitos que pueden contribuir a mantener un estado de equilibrio sistémico o, en algunos casos, pueden causar enfermedades.

La alteración del correcto balance entre el microbioma y el sistema inmunológico se conoce como disbiosis, y puede correlacionarse con la aparición de enfermedades como asma, diabetes, obesidad, enfermedad del hígado, depresión, enfermedad cardiaca, cáncer de colon y enfermedad inflamatoria intestinal.

¿Cuál es la diferencia entre un microbioma saludable y un microbioma enfermo?

Una diferencia importante es la abundancia relativa entre diferentes clases de bacterias. Por ejemplo, un microbioma enfermo o disbiótico tiene una proporción más alta entre femicutes / bacteroidetes, y puede conducir a una inflamación sistémica, mientras que un microbioma sano exhibe una proporción más alta de bacteroidetes / fermicutes que puede correlacionarse con el mantenimiento de niveles bajos de inflamación.

¿Qué factores influyen en la composición del microbioma?

En primer lugar, el microbioma es un ecosistema que responde y se adapta continuamente al organismo que lo aloja; en este caso nuestro cuerpo y nuestro estilo de vida.

Los factores que influencian la composición del microbioma son:

  • los alimentos: una dieta pobre en fibra, gran cantidad de alimentos procesados y altos niveles de azúcares, predispone a la disbiosis del microbioma intestinal;
  • el estilo de vida: poca actividad física y el uso excesivo de medicamentos pueden comprometer el equilibrio de nuestro microbioma. Por ejemplo, el excesivo uso de opioides puede retrasar el proceso digestivo, los antipsicóticos pueden tener un efecto antibacteriano directo, los gastroprotectores pueden causar cáncer gástrico;
  • la predisposición genética: nuestros genes juegan un papel importante en la configuración de nuestro microbioma intestinal, esto se demostró en un estudio en el que, a partir del análisis de 416 pares de gemelos, se observó que los gemelos idénticos (homocigotos) tienen un microbioma más similar entre sí que los gemelos diferentes (heterocigotos).
Dorila Peranchiguay alimenta a sus pollos fuera de su casa en la isla de Teuquelín, una parte de las islas de Chiloé en la costa de Chile. Los únicos habitantes de Teuquelín son la familia Peranchiguay, cuyos descendientes llegaron allí hace doscientos años. Los hombres y los jóvenes se han ido principalmente en busca de trabajo. Los que quedan (en su mayoría ancianos, mujeres y algunos niños) se ganan la vida cosechando Luga, una alga que se usa en la producción de champú y pañales. Foto de Karla Gachet.

Dos historias para comprender mejor cómo evoluciona y se transforma el microbioma intestinal, adaptándose a lo largo de la vida humana:

1.Comparasión entre el microbioma intestinal de los hazda y los italianos:

Nosotros comparamos el microbioma de dos poblaciones diferentes: los hazda y los italianos.

  • Los hadza son una población nómada que vive en África (Tanzania) y son los últimos cazadores y recolectores humanos de la Tierra. Tienen un estilo de vida similar al de las personas que vivieron en la era paleolítica, que ocurrió hace más de 10,000 años. Nunca han experimentado ni la agricultura ni la crianza de animales.
  • Los italianos, por el otro lado, son una población sedentaria/ civilizada que vive en Europa. Tienen un estilo de vida occidental y viven en entornos urbanizados.
  • El microbioma de los Hadza está dominado por bacterias que sirven para degradar las fibras, mientras que el microbioma de los Italianos está especializado en la degradación de los carbohidratos. Esto se da porque las dietas de estos dos pueblos tienen una composición muy diferente: la dieta de Hadza es mucho más diversificada con un consumo de grandes cantidades de fibra y proteínas, mientras que la dieta de los italianos está compuesta por más del 50% de carbohidratos.
  • En el microbioma de los hadza, no hay Bifidobacterias, las cuales están presentes en el microbioma de todos los demás seres humanos. Su microbioma es diferente al de todos los demás pueblos: africanos, europeos y americanos.
  • El microbioma de los italianos es rico en bacterias que realizan funciones para metabolizar medicamentos, antibióticos y contaminantes. Estas funciones están totalmente ausentes en el microbioma de los hadza.
  • Los genes para la resistencia a los antibióticos en el intestino de los hadza se derivan de las bacterias del suelo, que son productoras de antibióticos, y les dan a ellos una ventaja.
  • Los genes para la resistencia a los antibióticos en el intestino de los italianos se derivan del excesivo uso de estos medicamentos y son una desventaja para ellos. 
Figura tomada del estudio:  Secuenciación del metagenoma del microbioma intestinal los cazadores-recolectores  Hadza.

2.Comparación entre el microbioma intestinal de recién nacidos y centenarios:

Para entender cómo se desarrolla y transforma el microbioma a lo largo de la nuestra vida, comparamos el microbioma de individuos de edades muy diferentes: recién nacidos y centenarios.

  • El microbioma de los lactantes está dominada por las Bifidobacteria, que son esenciales para la digestión de los oligosacáridos (polímeros de azúcares) presentes en la leche materna y para el correcto desarrollo del sistema inmunológico.
  • La interrupción de la lactancia materna permite la maduración completa del microbioma intestinal del recién nacido.
  • La especies y cepas bacterianas que se encuentran en le microbioma de los recién nacidos deriva del microbioma de la madre. La madre es la fuente principal.
  • El microbioma es esencial para el correcto desarrollo del sistema inmunológico de los recién nacidos.
  • El microbioma intestinal de los centenarios y ultra-centenarios es diferente del microbioma que coloniza los cuerpos humanos durante el resto de la vida.

En los centenarios y ultra-centenarios, el microbioma es esencial para mantener el estado de salud y el balance dentro del sistema inmunológico. Su microbioma está caracterizado por la presencia de bacterias de genero Christensenellaceae.

¿Cúales son las ventajas del estudio clínico del microbioma intestinal?

El estudio del microbioma intestinal puede ser fundamental para la prevención, el diagnóstico y la terapia tempranos, y pueden ayudar a integrar con éxito las terapias farmacológicas mientras se utiliza una dieta personalizada.

¿Qué nos espera en el futuro?

Una vez que se establezcan y validen marcadores confiables asociados con la disbiosis del microbioma intestinal en relación con la aparición de patologías, será posible integrar el análisis del microbioma (de muestras fecales) con otros análisis no invasivos (muestras de orina, sangre y saliva) para combinar diferentes parámetros clínicos y así obtener un diagnóstico completo que nos permita identificar terapias personalizadas que incluyan la prescripción correcta y personalizada de medicamentos y dieta.

Adicionalmente, la información sobre genes y metabolitos puede ayudar a los médicos a proporcionar un plan atención médica más efectivo, integral y personalizado para cada individuo en el futuro.

Conclusiones:

Nuestro estilo de vida (nutrición, ejercicio, consumo de medicamentos) afecta nuestra salud. La calidad de los alimentos que comemos, la cantidad y la diversidad en nuestra dieta influyen el equilibrio de nuestro microbioma y, consecuentemente, en nuestra salud.

Biodiversidad e integración: la biodiversidad siempre es positiva tanto en el medio ambiente como dentro de nuestro intestino. ¡Respetemos y mejoremos la biodiversidad por todos los medios!

Otro punto importante a considerar es que el excesivo uso de antibióticos (en humanos, animales y plantas) no solo afecta nuestro microbioma sino que también causa resistencia. ¡La resistencia a los antibióticos es un grave problema hoy! Para tener una idea, mira este video que ilustra el problema y, para obtener más información, consulta la página web de la Organización Mundial de la Salud dedicada a este tema. Desarrollaremos más sobre este tema en futuros posteos. ¡Mantente atento!

Las publicaciones a las que Clelia hace referencia son:

Nature Communications, 2013. Schnorr, SL. et al. Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers.

Current Biology, 2015. Rampelli, S. et al. Metagenome Sequencing of the Hadza Hunter-Gatherer Gut Microbiota.

Cell, 2014. Goodrich, J.K., et al. Human Genetics Shape the Gut Microbiome.

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