Completo

Introducción.

Las bacterias son microorganismos unicelulares, que fueron los primeros seres vivos en la tierra, son cosmopolitas se encuentran desde el fondo del océano hasta en cuevas con condiciones extremas, de acuerdo a su hábitat de temperatura se clasifican en psicrófilas, mesófilas, termófilas y extremofilas, también se clasifican de acuerdo a su forma en cocos cilíndricos, (bacilar o rabdoide), curveadas o en forma de espiral (espirilos); en la actualidad, sabemos de la relación entre el ser humano y los microorganismos que residen en él, al grado de que estamos controlados por los microrganismos que hospedamos y que están implicados en la dieta, actualmente se puede determinar si una persona tiene una buena salud o padece alguna enfermedad como diabetes o gastritis. Esta condición del ser humano de estar invadido por microrganismos se conoce como microbiota, descrita como una comunidad de microrganismos vivos que residen en diferentes regiones anatómicas del cuerpo humano, como el intestino, siendo la región con la mayor densidad de microorganismos, incluso más que el suelo, subsuelo o en los océanos, se calcula que aproximadamente 1012-1014 bacterias que incluyen a muchas especies nativas, colonizan permanentemente el tracto gastrointestinal y algunas otras transitorias(1,2). Al conjunto, formado por microrganismos, sus genes y metabolitos, se les denomina microbioma, que esta confinada en el tracto gastrointestinal, genitourinario, la cavidad oral, nasofaríngeo, el tracto respiratorio y la piel. Joshua Lederberg, Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1958, propuso el concepto de microbioma al demostrar que las bacterias comensales mantienen un intenso intercambio genético entre ellas y entre las células del hospedero; posteriormente se propuso el término de microbioma para aludir a la totalidad de los microorganismos, sus elementos genéticos (genomas) y las interacciones que establecen con el medio ambiente en el que se encuentran (epigenética)(1); esta relación es tan intensa que Lederberg propuso que el material genético de los microbios tendría que considerarse como parte del genoma humano. En los últimos años, el microbioma humano ha sido motivo de una intensa investigación, ya que no solo está participando en el funcionamiento de algunos órganos, sino que hay evidencias que sugieren su participación en algunas enfermedades, lo cual se puede dar a conocer mediante un breve análisis del microbioma humano, así como mencionar su papel en la patogenia en ciertos padecimientos. Está demostrado que el cuerpo humano es un complejo ecosistema con trillones de bacterias que habitan la piel, los genitales, la boca, la vía área y, sobre todo, el tracto digestivo (3). Se ha estimado que el total del material genético del microbioma es 100 veces superior al del genoma humano, de manera que paradójicamente el contenido genético de los microorganismos que habitan en el ser humano es significativamente mayor al de los humanos que los albergan. Evolutivamente, en los mamíferos, los organismos que componen la microbiota son determinados por los tipos de fuentes nutricionales, siendo diferentes los perfiles de omnívoros, carnívoros y herbívoros (4). La abundancia o escasez de alimento determinará la presencia o no de especies bacterianas, que se reproducen de manera adecuada cuando hay disponibilidad ilimitada de alimentos, o de especies más eficientes cuando los nutrientes son escasos (5,6). Sin embargo, debemos tener cuidado al sacar conclusiones, y pensar que los cambios en la microbiota siempre son la causa y no la consecuencia de las modificaciones en la fisiología de los organismos. Purna et al. Demostraron que los efectos en la microbiota asociados a la introducción de fibra en la dieta, podrían estar relacionados con la velocidad del tránsito intestinal y no con la fibra misma, pues reprodujeron los mismos cambios en la microbiota al utilizar laxantes inertes.

Flora bacteriana “autóctona” del tracto gastrointestinal.

Las bacterias que están presentes en el tracto digestivo del recién nacido proceden de la madre, las cuales adquiere en su paso por el canal de parto y en los primeros días de vida, la población de Lactobacillus es muy numerosa, sobre todo en los niños alimentados con leche materna; también en edades muy tempranas se coloniza el tracto gastrointestinal con Clostridium perfringes y Escherichia coli, estas últimas ascienden a valores muy altos y después bajan más o menos rápidamente, lo cual indica que el ser humano dispone de mecanismos para eliminar, o cuando menos dominar, a microorganismos de varias especies de las que se hicieron simbióticas durante el desarrollo evolutivo. Se ha observado que la microbiota intestinal se estabiliza por lo general a los 4 años de edad y permanece relativamente estable hasta la séptima década de la vida. La flora microbiana intestinal se ha estudiado en los últimos 50 años y, aunque todo indica que hay especies que no han sido identificadas, la microbiota intestinal se ha clasificado en 2 divisiones, Firmicutes (grampositivos) y Bacteroidetes (gramnegativos); las cuales representan el 90% de la flora intestinal. Recientemente, y por estudios de metagenómica (estudios efectuados en los microorganismos en su entorno natural sin necesidad de aislarlos), se ha corroborado la comunicación que tienen las bacterias comensales e identificado en cada especie de bacteria comensal el gen 16 S ribosomal, que ha sido de gran utilidad para su clasificación e identificación. En el año 2010, un grupo europeo encargado de estudiar el microbioma humano informó que los genes de la microbiota intestinal suman 3.3 millones de genes procedentes de más de 1000 especies de bacterias, lo que representa aproximadamente 150 veces más de los genes humanos (3). La microbiota intestinal tiene múltiples funciones; algunas plenamente conocidas como la síntesis de las vitaminas K y B12, o la digestión de los carbohidratos complejos que se encuentran en plantas y frutas, contribuyen en la inmunidad innata y adaptativa, en la señalización y en la comunicación celular y, más recientemente, se han involucrado con algunas vías metabólicas. Además, hay claras evidencias de que están participando en la patogenia de varias enfermedades como trastornos funcionales del aparato digestivo, intolerancias alimenticias, alergia a alimentos, enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad, diabetes y aterosclerosis.

Microbiota e inmunidad.

La microbiota intestinal ejerce un importante efecto sobre la respuesta inmune del humano. En 1989, Strachan mostró que la disminución en la carga microbiana debida a la elevación de los estándares de higiene en los países desarrollados podría conducir a un incremento de las enfermedades autoinmunes (9). La dieta y los efectos de esta en la microbiota intestinal y en la respuesta inmune se han postulado como posibles explicaciones para el incremento en la incidencia de enfermedades inflamatorias como el asma y la diabetes tipo 1 en los países desarrollados (4). Nuevos hallazgos sobre la microbiota intestinal y su capacidad inmunomoduladora coinciden con los datos epidemiológicos que conectan la obesidad y el asma o la obesidad y la diabetes tipo 1(6,7). Se sabe que la mucosa intestinal ejerce funciones de inmunidad adaptativa ya que su sistema inmune tiene la capacidad de responder a una infinidad de antígenos, pero también existe la inmunidad innata que corresponde al reconocimiento de determinados antígenos, y que es heredada filogenéticamente desde las plantas hasta los vertebrados. Estos antígenos se han llamado patrones moleculares asociados a patógenos (PMAP) e incluyen lípidos, lipopolisacáridos (LPS) y lipoproteínas. Los PMAP son reconocidos por los receptores de reconocimiento de patrones (receptores tipo Toll (TLR)). La interacción entre estos y los PMAP induce la producción de citocinas e interferones. Varios de los PMAP que son ligandos de los TLR contienen lípidos, indispensables para su actividad agonista, como los LPS bacterianos (endotoxinas bacterianas), ligandos de los TLR-4. Los LPS son componentes esenciales de la pared celular bacteriana. Aunque no son estrictamente factores de virulencia bacterianos, estimulan una intensa respuesta de la inmunidad innata. Los TLR se expresan en las células encargadas de la inmunidad innata, como macrófagos, células epiteliales, células endoteliales y adipocitos, y en el parénquima de algunos órganos (8), pero también en células de la inmunidad adaptativa, que incluyen a las células B, los mastocitos, las células T y las células dendríticas, las cuales son clave para el inicio de la inmunidad adaptativa (8). Las células dendríticas son un tipo de células presentadoras de antígenos ubicadas en la lámina propia, extienden sus apéndices entre las células epiteliales de la mucosa y muestran patrones moleculares de microorganismos patógenos y comensales (9). La teoría de la higiene en el humano supone que el exceso de limpieza y la disminución en la exposición a las bacterias a temprana edad impide el correcto desarrollo de los mecanismos inmunorreguladores, previniendo respuestas inapropiadas de las células T y las enfermedades inflamatorias posteriores. Se han reportado diferencias entre la microbiota intestinal de niños en África y la de niños en zonas urbanas de Europa. Los niños de Burkina Faso (África) tienen una dieta muy alta en fibra y su microbiota tiene grandes cantidades de Bacteroidetes, que hidrolizan los polisacáridos complejos de las plantas, tienen menor aumento de Firmicutes que la microbiota de una cohorte europea (10), de la misma manera, se ha observado que las alergias y el asma son prácticamente inexistentes en las comunidades rurales de África y en niños que habitan en granjas, por lo tanto, se les ha asociado hacia una disbiosis (10, 11). Otro efecto del desbalance en la microbiota es en la obesidad como resultado del incremento en el consumo de alimentos altos en energía, azúcares y grasas saturadas, sin embargo, se ha descrito una disbiosis de «tipo obeso», asociada al exceso de peso y al síndrome metabólico, con un incremento en la proporción de Firmicutes/Bacteroidetes (12, 13).

Principales funciones de la microbiota intestinal.

1. Fermentación de sustancias no digeribles (Fibras). 2. Las bacterias facilitan digestión Lactosa. 3. Favorece absorción Ca, Fe, Mg. 4. Sintetiza Vitamina K y B12, ácido fólico, biotina. 5. Mantienen la permeabilidad intestinal. 6. Efecto de barrera y evita la translocación bacteriana. 7. Modula la producción de gas. 8. Regula la proliferación y diferenciación de células epiteliales. 9. Participa en el sistema inmune innato y adaptativa. La permeabilidad intestinal es el fenómeno por el cual la pared intestinal (membrana intestinal) actúa como barrera selectiva, permitiendo el paso de nutrientes y bloqueando el de sustancias potencialmente dañinas (toxinas, virus, bacterias, alimentos sin digerir). El estado funcional de esta barrera depende de la regulación de las uniones estrechas intercelulares, representando la barrera más importante.(1) La barrera intestinal, al constituir la mayor superficie mucosa del organismo, tiene la función de absorber y defender al organismo de sustancias ingeridas y microorganismos presentes en el intestino, mediante el cierre de las uniones estrechas intercelulares, impidiendo el acceso descontrolado de sustancias, toxinas, químicos, microorganismos y macromoléculas, que de lo contrario podrían pasar al torrente sanguíneo.(3)

Desencadenantes ambientales.

Los dos factores más potentes que desencadenan la liberación de la proteína moduladora de las uniones estrechas entre las células de la pared del tubo digestivo o zonulina, es la molécula precursora de haptoglobina 2 (Pre-HP2), por lo que los dos términos se pueden utilizar indistintamente. Representa un biomarcador de múltiples condiciones patológicas, incluyendo enfermedades autoinmunes, cáncer y enfermedades del sistema nervioso.(17) Fue descubierta en el año 2000 por Alessio Fasano y su equipo de la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland; 2 provocan aumento de la permeabilidad intestinal como la gliadina2 (proteína que forma parte del gluten), independientemente de la predisposición genética, es decir, tanto en celíacos como en no celíacos. Otras posibles causas son la prematuridad y la exposición a radiación, quimioterapia o ciertas toxinas (18). El estudio del microbioma ha presentado varios retos en el pasado: no todos los microorganismos son fáciles de cultivar. Sin embargo, las técnicas modernas de estudio del material genético han revolucionado nuestro conocimiento del microbioma. Algunos componentes de la microbiota requieren condiciones especiales para su cultivo, por lo que tradicionalmente no eran detectados o no se conocían. Por ejemplo, la microbiota colonial tiene aproximadamente de 800 a 1.000 especies por individuo, pero el 62% de ellas no se conocían y el 80% de las bacterias identificadas por la metagenómica se consideran no cultivables (15). Los conceptos y avances en el análisis del material genético de las bacterias directamente de una muestra del medio en estudio ó metagenómica han ampliado la comprensión de la microbiota intestinal (16), al identificar bacterias que no se detectan con los cultivos, esto en conjunto con: • La metatranscriptómica estudia al ARN total transcrito. • La metaproteómica se enfoca en los niveles de proteínas. • La metabolómica estudia los perfiles metabólicos.

Disfunciones de la microbiota intestinal.

Diversos procesos se asocian con cambios en la composición o función metabólica de la flora entérica4. Por ejemplo, diversas enfermedades diarreicas agudas se deben a patógenos que proliferan y tienen características invasivas o producen toxinas. La diarrea asociada a los antibióticos se debe a un desequilibrio en la composición de la microbiota intestinal con la proliferación de especies patógenas, como algunas cepas de Clostridium difficile productoras de toxinas causando colitis pseudomembranosa. Se considera que las bacterias intestinales desempeñan un papel en la patogenia del síndrome del intestino irritable. En pacientes con este síndrome son frecuentes síntomas como distensión abdominal y flatulencia. La fermentación que tiene lugar en el colon genera un volumen variable de gas. Igualmente, la putrefacción de las proteínas por bacterias de la luz intestinal se asocia con la patogenia de la encefalopatía hepática en pacientes con insuficiencia hepática aguda o crónica.

Diferencias de la composición microbiana por localización Anatómica.

La microbiota humana se concentra, en el intestino y constituye del 70 al 80 % del total de microorganismos vivos, actualmente es considerada como una huella digital y se considera un órgano conformado por un ecosistema diverso de microrganismos está dominado por cinco familias o Phylas que son Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacterias, Proteobacterias y Verrugomicrobia, el 90 % de la microbiota intestinal concentra a la mayoría de lactobacilos, bacteroides, clostridium, levaduras, bilidobacterias, y virus; la dieta, el ejercicio y los medicamentos, son factores que modifican la microbiota intestinal, la disbiosis intestinal (desequilibrio de la microbiota), se asocia con diferentes enfermedades como la obesidad, síndrome metabólico, síndrome de intestino irritable y la enfermedad celiaca. Una microbiota saludable ayuda a mantener el estado de salud. Muchos grupos de investigadores a nivel mundial trabajan descifrando el genoma de la microbiota. Las técnicas modernas de estudio de la microbiota nos han acercado al conocimiento de un número importante de bacterias que no son cultivables, y de la relación entre los microorganismos que nos habitan y nuestra homeostasias. La microbiota es indispensable para el correcto crecimiento corporal, el desarrollo de la inmunidad y la nutrición. Las alteraciones en la microbiota podrían explicar, por lo menos en parte, algunas epidemias de la humanidad como el asma y la obesidad, como se mencionó anteriormente. La microbiota intestinal es capaz de promover un estado de inflamación sistémica de bajo grado, resistencia a la insulina e incrementar el riesgo cardiovascular a través de mecanismos que incluyen la exposición a productos bacterianos, en particular, los LPS derivados de las bacterias gramnegativas. (19)

Enfermedades descritas relacionadas con alteraciones en la microbiota intestinal.

• Diarrea del viajero • Diarrea por antibióticos • Diarrea por rotavirus • Enterocolitis necrosante • Colitis pseudomembranosa • Intolerancia a la lactosa • Dermatitis atópica • Alergia a alimentos • Colon irritable • Prevención de translocación bacteriana • Enfermedad inflamatoria intestinal • Diabetes • Obesidad.

Bacterias benéficas que habitan en la piel del ser humano.

El sistema tegumentario (piel) está habitado por cientos de tipos de bacterias benéficas para la salud del individuo, las funciones positivas de las bacterias de la piel impiden la colonización por bacterias peligrosas, dan el olor individual de la persona y más de la mitad de la microflora cutánea protectora pertenece a los géneros de Staphylococcus, Corinebacterias, bacterias propiónicas que se caracterizan por su capacidad de producir ácido propionico impidiendo el desarrollo de acné si el sistema inmune es débil o incompetente, los Micrococos, Staphylococcus (Staphylococcus epidermidis) impide el desarrollo de S. aureus. Algunas personas que padecen alguna enfermedad o el uso excesivo de jabón antiséptico, el bioma normal de la piel puede desequilibrarse y las defensas cutáneas disminuyen, las zonas más afectadas de la piel es detrás de la oreja con un promedio de 19 especies de bacterias y la mayor variedad es de 44 spp habitando en la zona de los brazos, cabe mencionar que la cubierta bacteriana es única en cada persona y tiende a sufrir cambios en las diferentes etapas de la vida. La Microbiota suele ser permanente donde la mayoría de las bacterias son comensales o mutualistas, y algunas pueden tener potencial patogénico como Acinetobacter spp o bacterias Corineformes, Staphylococcus, micrococos y algunas Gammaproteobacterias. La microbiota transitoria dura horas o días, generalmente no son patógenas en condiciones de higiene normal y respuesta inmunitaria normal, como Streptococcus, del grupo A, Staphylococcus aureus y cocos del género Neisseria. (19)

Glosario.

Conceptos sobre la microbiota. • Microbiota: Comunidad de microorganismos vivos residentes en un nicho ecológico determinado. • Microbioma: Conjunto formado por los microorganismos, sus genes y sus metabolitos. • Microbioma humano: Microorganismos, genes y metabolitos del cuerpo humano: tracto gastrointestinal, genitourinario, tracto respiratorio y piel. • Disbiosis: Alteraciones de la microbiota intestinal y la respuesta adversa del hospedero a estos cambios. • Metagenoma: Complejo formado por el material genético del microbioma y del hospedero. • Metagenómica: Análisis del material genético de las bacterias, directamente de una muestra del medio en estudio. • Metatranscriptómica: Estudio del ARN total transcrito. • Metaproteómica: Estudio de las proteínas. • Metabolómica: Estudio de los perfiles metabólicos. • Resistosoma: Reservorio de genes responsables de resistencia a antibióticos • Probióticos: Microorganismos que se pueden ingerir y que tienen como fin algún efecto benéfico en el hospedero. • Prebióticos: Nutrientes que favorecen el crecimiento de microbiota beneficiosa • Simbiontes: Combinación de prebióticos y probioticos. • Patobiontes: Comensales del ser humano que bajo la influencia de un entorno adecuado pueden producir enfermedad. • Bacteriocinas: Péptidos antimicrobianos por bacterias.

Palabras clave: Microbiota Microbioma Bacteria microrganismo tracto gastrointestinal.

2023-09-18   |   4,630 visitas   |   1 valoraciones

Vol. 18 Núm.1. Julio 2023 Pags. 36-42 Rev Invest Cien Sal 2023; 18(Supl. 1)