Por: Blanca Elizabeth Ruíz Álvarez, M.C.
A nivel mundial, la salud de la población es siempre un tema importante. De acuerdo con la OMS las enfermedades crónicas matan a 41 millones de personas cada año, 15 millones de ellas en edad productiva, es decir, de 30 a 69 años(1). Por otro lado, en las últimas décadas, los avances científicos han demostrado que la microbiota intestinal (aquellos microorganismos que residen en un nicho ecológico: el intestino, y que establece relaciones simbióticas entre ellos y el huésped)(2) tiene una influencia determinante sobre el metabolismo, el sistema inmune y la respuesta inflamatoria del huésped, lo que determina su estado de salud o enfermedad. Sin embargo, la microbiota intestinal es un parámetro que los servicios sanitarios públicos y privados no suelen tener en cuenta a la hora de indicar un tratamiento.
La microbiota en el intestino humano se conforma de alrededor de 1014 bacterias, más del 95% se encuentran en el colon, lo que representa entre el 1-3% del peso corporal(2). La microbiota del colon está compuesta por microorganismos comensales y simbióticos (incluyendo bacterias, arqueas, virus, bacteriófagos y algunos hongos)(3). Esta composición puede variar en función de diferentes factores (parto, lactancia, dieta, estilo de vida, fisiología del huésped, microbios ingeridos que compiten con la microbiota residente, tratamientos farmacológicos, geografía, genética, inflamación del huésped, etc.)(4). No obstante, existen principalmente cinco grandes filos microbianos que representan alrededor del 90% de las bacterias de la microbiota: Bacillota, Bacteridota, Pseudomonadota, Actinomycetota y Verrucomicrobia(5;6). Y una fracción significativa de estas bacterias es continuamente estable, como Bacteroides, Eubacterium, Faecalibacterium, Alistipes, Ruminococcus, Clostridium, Roseburia y Blautia(6).
El estudio de los microorganismos intestinales se ha realizado utilizando diferentes técnicas, sin embargo, la biología molecular es la mejor manera de determinar la presencia, ausencia y abundancia de estos microorganismos, ya que la mayoría de ellos no se cultivan (alrededor del 75-90%) porque son anaerobios. En este contexto, para estudiarlos, se aísla su material genético y se estudia secuenciando el gen 16S ARNr para bacterias y, tras la secuenciación, se realizan los análisis bioinformáticos(7).
Pero, ¿qué representa la presencia o ausencia de estos microorganismos?
Para comprender su papel y la importancia de la cantidad (abundancia) y variedad, es necesario conocer sus funciones y sus características a distintos niveles. Por ejemplo, los filos Bacteroidota (antes llamados Bacteroidetes), suelen ser los microorganismos predominantes en la microbiota intestinal humana, además, juegan un papel importante sobre el metabolismo de los carbohidratos, expresando enzimas como glicosiltransferasas, glicósido hidrolasas y polisacárido liasas(7), las cuales permiten digerir los carbohidratos ingeridos en la dieta. Por otro lado, el segundo filo más abundante en el intestino humano es el Bacillota (antes llamado Firmicutes), al que pertenecen las clases Bacilli, Clostridia, Erysipelotrichia, Mollicutes, Negativicutes, y Thermolithobacteria, las cuales juegan un papel importante en la salud del huésped degradando diferentes tipos de fibras y descomponiéndolas en oligosacáridos y monosacáridos que pueden ser absorbidos por las células humanas o utilizados por otros microbios(7;8).
Por otro lado, el Pseudomonadota (antes llamado Proteobacteria) es el tercer filo más abundante en el microbioma intestinal; está representado por un grupo de microorganismos caracterizados por incluir patógenos oportunistas que también son importantes para el proceso digestivo, pero un aumento de su abundancia puede causar enfermedades(9;10). Sobre las Cianobacterias, son bacterias que podrían ser ingeridas en los alimentos, y la presencia de algunos genes para la biosíntesis de vitaminas sugieren un efecto beneficioso para el huésped. No obstante, existen algunas pruebas de que la abundancia de cianobacterias intestinales guarda relación con el control de la salud y los grupos enfermos en lo que respecta al neurodesarrollo, la neurodegeneración, la obesidad, la rinitis alérgica y otras enfermedades(11;12).
Otros dos filos representativos de la microbiota intestinal son los Actinomycetota y los Verrucomicrobia. Los Actinomycetota (antes llamados Actinobacteria) aunque conforman un pequeño porcentaje, representan un grupo de bacterias comensales muy importantes en el desarrollo y mantenimiento de la homeostasis intestinal, pues modulan la permeabilidad intestinal, el sistema inmune y el metabolismo(13). Mientras que Verruomicrobia es un grupo de bacterias que degradan la mucina y contribuyen a la salud intestinal y a la homeostasis de la glucosa(14). La bacteria más importante que pertenece a este phyla es Akkermansia muciniphila, que ha sido estudiada como un probiótico muy prometedor(15).
Una de las características más importantes de la microbiota intestinal es que aumenta la capacidad fisiológica y metabólica del huésped, al favorecer el desarrollo de la red capilar submucosa y del sistema inmunitario. Los microbios intestinales tienen unas 80 familias de enzimas del tipo glucosa-hidrolasa, las cuales son cruciales para degradar los carbohidratos no digeribles que el ser humano ingiere en los alimentos, pero que no es capaz de digerir. Además, actúan como barrera y protegen el intestino frente a patógenos; conjugan ácidos biliares, producen vitaminas B12 y K, además de ácidos grasos de cadena corta que participan en vías muy importantes del metabolismo humano(16;17;18).
No obstante, la microbiota intestinal es única para cada individuo, al igual que su metabolismo. Estudios recientes determinan que existe una variabilidad interindividual dada por factores genéticos y ambientales(5). ¿Qué significa esto? Principalmente, que un tratamiento específico (dieta/suplementación) puede tener o no un efecto terapéutico en diferentes huéspedes, dependiendo de la digestión y el metabolismo del huésped, aunque, por otro lado, eso depende también de la composición de la microbiota intestinal, la digestión y el metabolismo (metabotipo intestinal). Un metabotipo intestinal es un fenotipo metabólico caracterizado por una capacidad específica para producir metabolitos a partir de un compuesto determinado mediante el metabolismo de los microbios(19).
Por ejemplo, García-Villalba et al. (20) encontraron que el metabolismo de algunos polifenoles (elagitaninos) puede dar lugar a tres metabotipos diferentes dependiendo del perfil microbiano de los individuos, y que su metabolismo tendrá o no un efecto sobre la salud humana para producir urolitinas y neuroprotección. El mismo fenómeno se observó previamente en la respuesta cardiovascular y metabólica, donde el metabolismo de los fitoquímicos de los alimentos y la producción de metabolitos derivados tendrán un efecto sobre la salud del huésped, pero se necesitan más estudios para dilucidar estos mecanismos. Este tipo de estudios se utilizan con mayor frecuencia en medicina y nutrición, y cada vez son más accesibles para sus pacientes, ya que pueden aportar información valiosa para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades.
Referencias
1. Organización Mundial de la Salud. (2022). Enfermedades no transmisibles. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/noncommunicable-diseases
2. Morales, P., Brignardello, J., & Gotteland, M. (2010). La microbiota intestinal: Un nuevo actor en el desarrollo de la obesidad. Revista Médica de Chile, 138(8). https://doi.org/10.4067/S0034-98872010000800013
3. Selber-Hnatiw, S., Rukundo, B., Ahmadi, M., Akoubi, H., Al-Bizri, H., Aliu, A. F., Ambeaghen, T. U., Avetisyan, L., Bahar, I., Baird, A., Begum, F., Ben Soussan, H., Blondeau-Éthier, V., Bordaries, R., Bramwell, H., Briggs, A., Bui, R., Carnevale, M., Chancharoen, M., … Gamberi, C. (2017). Human Gut Microbiota: Toward an Ecology of Disease. Frontiers in Microbiology, 8, 1265. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01265
4. Ruiz Álvarez, V. R., Peña, Y. P., & Acosta, M. R. (2010). Microbiota intestinal, sistema inmune y obesidad. 34. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0864-03002010000300007
5. Bibbò, S., Ianiro, G., Giorgio, V., Scaldaferri, F., Masucci, L., Gasbarrini, A., & Cammarota, G. (2016). The role of diet on gut microbiota composition. European Review for Medical and Pharmacological Sciences, 20(22), 4742–4749.
6. Ruan, W., Engevik, M. A., Spinler, J. K., & Versalovic, J. (2020). Healthy Human Gastrointestinal Microbiome: Composition and Function After a Decade of Exploration. Digestive Diseases and Sciences, 65(3), 695–705. https://doi.org/10.1007/s10620-020-06118-4
7. Jandhyala, S. M. (2015). Role of the normal gut microbiota. World Journal of Gastroenterology, 21(29), 8787. https://doi.org/10.3748/wjg.v21.i29.8787
8. Sun, Y., Zhang, S., Nie, Q., He, H., Tan, H., Geng, F., Ji, H., Hu, J., & Nie, S. (2022). Gut firmicutes: Relationship with dietary fiber and role in host homeostasis. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1–16. https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2098249
9. Bradley, P. H., & Pollard, K. S. (2017). Proteobacteria explain significant functional variability in the human gut microbiome. Microbiome, 5(1), 36. https://doi.org/10.1186/s40168-017-0244-z
10. Rizzatti, G., Lopetuso, L. R., Gibiino, G., Binda, C., & Gasbarrini, A. (2017). Proteobacteria: A Common Factor in Human Diseases. BioMed Research International, 2017, 1–7. https://doi.org/10.1155/2017/9351507
11. Hu, C., & Rzymski, P. (2022). Non-Photosynthetic Melainabacteria (Cyanobacteria) in Human Gut: Characteristics and Association with Health. Life, 12(4), 476. https://doi.org/10.3390/life12040476
12. Redondo-Useros, N., Nova, E., González-Zancada, N., Díaz, L. E., Gómez-Martínez, S., & Marcos, A. (2020). Microbiota and Lifestyle: A Special Focus on Diet. Nutrients, 12(6), 1776. https://doi.org/10.3390/nu12061776
13. Binda, C., Lopetuso, L. R., Rizzatti, G., Gibiino, G., Cennamo, V., & Gasbarrini, A. (2018). Actinobacteria: A relevant minority for the maintenance of gut homeostasis. Digestive and Liver Disease, 50(5), 421–428. https://doi.org/10.1016/j.dld.2018.02.012
14. Cai, X., Deng, L., Ma, X., Guo, Y., Feng, Z., Liu, M., Guan, Y., Huang, Y., Deng, J., Li, H., Sang, H., Liu, F., & Yang, X. (2020). Altered diversity and composition of gut microbiota in Wilson’s disease. Scientific Reports, 10(1), 21825. https://doi.org/10.1038/s41598-020-78988-7
15. Macchione, I. G., Lopetuso, L. R., Ianiro, G., Napoli, M., Gibiino, G., Rizzatti, G., Petito, V., Gasbarrini, A., & Scaldaferri, F. (2019). Akkermansia muciniphila: Key player in metabolic and gastrointestinal disorders. European Review for Medical and Pharmacological Sciences, 23(18), 8075–8083. https://doi.org/10.26355/eurrev_201909_19024
16. Armougom, F., Henry, M., Vialettes, B., Raccah, D., & Raoult, D. (2009). Monitoring Bacterial Community of Human Gut Microbiota Reveals an Increase in Lactobacillus in Obese Patients and Methanogens in Anorexic Patients. PLoS ONE, 4(9), e7125. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007125
17. Le Chatelier, E., Nielsen, T., Qin, J., Prifti, E., Hildebrand, F., Falony, G., Almeida, M., Arumugam, M., Batto, J.-M., Kennedy, S., Leonard, P., Li, J., Burgdorf, K., Grarup, N., Jørgensen, T., Brandslund, I., Nielsen, H. B., Juncker, A. S., Bertalan, M., … Pedersen, O. (2013). Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers. Nature, 500(7464), 541–546. https://doi.org/10.1038/nature12506
18. Schwiertz, A., Taras, D., Schäfer, K., Beijer, S., Bos, N. A., Donus, C., & Hardt, P. D. (2010). Microbiota and SCFA in Lean and Overweight Healthy Subjects. Obesity, 18(1), 190–195. https://doi.org/10.1038/oby.2009.167
19. Espín, J. C., González-Sarrías, A., & Tomás-Barberán, F. A. (2017). The gut microbiota: A key factor in the therapeutic effects of (poly)phenols. Biochemical Pharmacology, 139, 82–93. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2017.04.033
20. García-Villalba, R., Tomás-Barberán, F. A., Iglesias-Aguirre, C. E., Giménez-Bastida, J. A., González-Sarrías, A., Selma, M. V., & Espín, J. C. (2023). Ellagitannins, urolithins, and neuroprotection: Human evidence and the possible link to the gut microbiota. Molecular Aspects of Medicine, 89, 101109. https://doi.org/10.1016/j.mam.2022.101109
Blanca Elizabeth Ruíz Álvarez, M.C.
M.C. en Innovación Biotecnológica con especialidad en Biotecnología Médica y Farmacéutica por el CIATEJ. Gerente de Operaciones de Grupo MaBiosis S.A. de C.V. desde 2018. Candidata a PhD en Innovación Biotecnológica con especialidad en Tecnología Agroalimentaria por el CIATEJ y en Biología Vegetal, por el Institut sur la Nutrition et les Aliments Fonctionnels (INAF), Universidad Laval, Quebec, Canadá.
