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¿Por qué se considera al microbioma como nuestro segundo genoma?

La microbiota intestinal es un campo de investigación en constante desarrollo que despierta cada vez mayor interés en los medios de comunicación y la sociedad. Prueba de ello son los innumerables artículos de prensa y programas de televisión y radio que tratan sobre su papel potencial en nuestra salud física e incluso en la psicológica. De todos ellos, nos ha llamado particularmente la atención una nueva serie de la BBC.

BBC Radio 4 ha dedicado una serie de tres episodios de 30 minutos al microbioma humano, al que describe como “el extraño mundo invisible del nosotros no humano”.

El programa se centra esencialmente en el papel clave de la microbiota intestinal y su influencia sobre nuestra salud desde el momento en que nacemos. Se presenta a la microbiota intestinal como un acceso abierto al cerebro con el potencial para mejorar la salud mental a la larga. La serie también intenta dar respuesta a la pregunta de cómo modelar la microbiota intestinal para mantenerse sano o combatir las enfermedades crónicas

¿No tiene tiempo para mirar un episodio completo? No se preocupe, la BBC nos propone unos breves extractos como, por ejemplo, “Foods to boost your beneficial bugs (Alimentos para estimular las bacterias beneficiosas)”, sobre alimentación y salud intestinal, en el que Tim Spector, profesor de epidemiología genética y director del proyecto British Gut, explica la influencia de la dieta en el mantenimiento de una microbiota saludable. Nos ofrece además una lista de alimentos que contribuyen a estimular y mantener la diversidad microbiana del intestino, como los probióticos o los alimentos fermentados.

Otro extracto, “How do bugs in early life colonise us? (¿Como nos colonizan las bacterias a edad temprana?) se centra en una cuestión en la que los nuevos hallazgos tienden a modificar la percepción de los investigadores. ¿Sabía que ciertas bacterias de la madre, ya en la placenta, empiezan a colonizar al bebé incluso antes de su nacimiento?

También se incluyen entrevistas que invitan a la reflexión, como la de John Cryan del APB Microbiome Centre en Cork (Irlanda), quien explica el papel de los microbios en los comportamientos sociales, es decir lo que conocemos como eje intestino-cerebro.

Los tres episodios van acompañados de artículos (algunos se encuentran disponibles aquí y aquí). Intervienen, asimismo, científicos de la talla de Ruth Ley, directora del departamento de Ciencia del Microbioma en el Instituto Max Planck, en Alemania y el Prof. Rob Knight, de la Universidad de California, en San Diego, quienes comparten la certeza de que “somos aproximadamente 43% humanos”.

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Microbioma: la próxima frontera de la medicina

Más de la mitad de nuestro organismo no es humano. Sólo el 43% de las células que forman el cuerpo humano son de nuestra especie. El resto son organismos microscópicos, que viven en lugares como nuestra piel o en importantes colonias que conforman la flora intestinal. Es la microbiota, una enorme población muy personal, con una composición tan particular que creíamos que estaba escrita en los genes de cada individuo. Sin embargo, un sorprendente estudio acaba de desmontar esa creencia y podría traer una revolución médica, pues ese universo microbiano que llevamos dentro afecta a casi cualquier aspecto de nuestra la salud: de las alergias a enfermedades mentales; del peso corporal al cáncer.

Investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, en Israel, han concluido que la genética del huésped humano juega un papel muy minoritario, casi residual, en la composición de cada microbiota. Esto supone —en palabras del profesor Eran Segal, uno de los autores de este macroestudio— que “nuestra microbiota podría ser una poderosa vía para mejorar la salud. No podemos cambiar nuestros genes pero ahora sabemos que podemos actuar, e incluso remodelar, la composición de diferentes colonias de bacterias que se hospedan en nuestro organismo”.

Según un reciente estudio, la microbiota afecta a casi cualquier aspecto de nuestra la salud. Crédito: IBM

Según un reciente estudio, la microbiota afecta a casi cualquier aspecto de nuestra la salud. Crédito: IBM

Formada sobre todo por bacterias —pero también por arqueas, hongos o virus— la microbiota puede variar mucho de un individuo a otro, aunque es más parecida entre individuos de la misma familia y también de la misma región o población. Así, todo apuntaba a que venía determinada fundamentalmente por los genes, que definen las condiciones particulares de cada entorno colonizado por los microorganismos. Y serían esas condiciones internas, como la acidez de los jugos gástricos o el pH de la piel, las responsables de que determinados microbios se adapten mejor y proliferen con mayor éxito. Pero ahora sabemos que el 98% de la composición del microbioma de cada persona viene determinado por factores externos, principalmente la dieta y el estilo o hábitos de vida.

Este revolucionario hallazgo coincide con el impulso que el gobierno de EEUU ha dado a la investigación en este campo, con un plan estratégico de cinco años (2018-2023), que financiará estudios no solo sobre las implicaciones de la microbiota para la salud, sino también para la bioseguridad, el medio ambiente o el desarrollo de nuevas técnicas forenses para resolver crímenes. Este nuevo plan se suma al que en 2007 inició una carrera científica para conocer mejor a nuestros compañeros microbianos, catalogando la totalidad de genes de ese conjunto de organismos —lo que se conoce como microbioma.

Flora intestinal que controla la ansiedad

Desde entonces el Proyecto Microbioma Humano ha llevado a descubrimientos tan relevantes como que las bacterias de la flora del intestino ejercen una acción remota sobre el cerebro —se cree que a través del nervio vago que conecta ambos órganos— regulando la producción de proteínas que controlan los estados de ansiedad. “La forma en que pensamos o cómo nos sentimos podría estar controlada por nuestra flora microbiana intestinal”, explica Gerard Clarke, uno de los coautores de aquel estudio.

De este modo la presencia o ausencia de determinadas poblaciones bacterianas intestinales determina que padezcamos (o seamos más propensos a) trastornos y desórdenes mentales, desde depresión a autismo. Tanto es así que, tal y como refiere Paul Cyran, profesor de neurofarmacología, “se ha acuñado el término psicobiótica para referirse a la intervención de la microbiota en la salud mental”.

El Proyecto del Microbioma Humano brindó la primera idea de la diversidad microbiana de humanos sanos y está explorando las posibles relaciones entre enfermedades humanas particulares y el microbioma. Hacia la derecha desde la esquina superior izquierda: Streptococcus; biopelícula microbiana de especies mixtas, del cuerpo humano; Bacillus y Malassezia lopophilis. Crédito de la composición de imágenes: Jonathan Bailey, National Human Genome Research Institute, NIH

También se ha descubierto que determinadas bacterias que colonizan nuestra piel producen un compuesto que frena la síntesis de ADN en las células tumorales, y por eso los individuos que las portan están más protegidos frente al desarrollo de tumores cutáneos. Un hallazgo que realza aún más el “potencial del microbioma para influir sobre las enfermedades”, en palabras de Lindsay Kalan, bioquímica de la Universidad de Wisconsin-Madison. Y ese trascendental papel de la microbiota (y su microbioma) en nuestra salud tampoco debería resultar tan sorprendente, añade Cyran: “Toda la evolución humana y todos los sistemas de nuestro organismo han coevolucionado junto a sus huéspedes microbianos”.

Un complejo ecosistema con un delicado equilibrio

A nivel individual, es justo al nacer, al exponernos al mundo exterior, cuando cada persona comienza a adquirir su microbiota, que se modela en gran medida durante los tres primeros años de vida. A partir de entonces tiende a estabilizarse. Pero seguirá cambiando a lo largo de toda la vida en función de factores externos como enfermedades, medicamentos, condiciones ambientales, el clima, situaciones de estrés, hábitos de higiene o cambios en la dieta. En este sentido, otro estudio recién publicado ha demostrado que adoptar una dieta rica en fibra induce la proliferación de determinadas cepas bacterianas que al interactuar con el organismo favorecen la producción de insulina y por tanto reducen los niveles de azúcar en sangre, con lo que disminuye el riesgo de padecer diabetes.

Al nacer, cada persona comienza a adquirir su microbiota, que se modela en gran medida durante los tres primeros años de vida. Crédito: Darryl Leja, NHGRI

Al nacer, cada persona comienza a adquirir su microbiota, que se modela en gran medida durante los tres primeros años de vida. Crédito: Darryl Leja, NHGRI

Pero que se pueda cambiar la microbiota no significa que sea sencillo. La flora y fauna microbiana de cada individuo constituye un ecosistema complejo con un delicado equilibrio. Cualquier cambio sutil puede sacudirlo y provocar a su vez toda una serie de cambios no deseados o inesperados. De ahí la importancia de estudiar el microbioma y de hacerlo como un todo. Tal y como lo explica Tim Spector, profesor de epidemiología genética: “Es como un bosque. Podrías tener un helecho que te hace muy feliz pero si no cuentas con una mayor diversidad en tu bosque, va a ser perjudicial para el sustrato”. Por eso resulta “importante entender cómo el microbioma interactúa con su anfitrión humano antes de comenzar a manipularlo para tratar dolencias y enfermedades”, puntualiza Lindsay Kalan.

De todas formas, los investigadores embarcados en su estudio se muestran esperanzados en que en un futuro se pueda actuar sobre la composición del microbioma y en consecuencia sobre la salud mediante alimentos pre y probióticos, así como modificando hábitos de vida y condiciones del entorno.

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Descubren cómo la microbiota intestinal regula el sistema inmunitario

Una bacteria del intestino es capaz de reclutar glóbulos blancos para que combatan la inflamación

 

Investigadores del Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS), en Barcelona, y de la Universidad de Calgary, en Canadá, han descubierto un mecanismo por el que la microbiota intestinal regula la respuesta inmunitaria del organismo en enfermedades autoinmunes. Este mecanismo, afirman los investigadores, abre la vía a desarrollar nuevos tratamientos terapéuticos para enfermedades como la colitis ulcerosa o el Crohn.

En un estudio con ratones y publicado en Cell, los científicos han hallado que, cuando algunas células de defensa se equivocan y comienzan a atacar a otras células en el intestino provocando inflamación y enfermedades como colitis o Crohn, determinadas bacterias de la microbiota son capaces de “reclamar” a un tipo de glóbulos blancos, los linfocitos T, para que acudan al intestino, aplaquen la rebelión y supriman la colitis en los roedores.

“Creemos que este mecanismo está probablemente involucrado en prevenir que mucha gente desarrolle EII”, dice Kathy McCoy, de la Escuela de medicina Cumming de la Universidad de Calgary.

Determinadas bacterias de la microbiota son capaces de reclamar a un tipo de glóbulos blancos para que acudan al intestino y aplaquen la rebelión autoinmune

No obstante, este mecanismo beneficioso que ayuda a combatir enfermedades autoinmunes intestinales tiene una contrapartida. Según han visto los investigadores, esos glóbulos blancos, los linfocitos T, encargados de frenar la inflamación, también pueden reaccionar de forma exagerada ante células del páncreas y causar diabetes tipo 1.

Clave para la supervivencia

La microbiota intestinal, el conjunto formado por billones de microorganismos que habitan en el intestino, realiza funciones clave para la supervivencia, como proporcionar al organismo nutrientes y vitaminas, ayudar a digerir alimentos o educar al sistema inmunitario para que desarrolle su función. En este sentido, diversos estudios epidemiológicos recientes han constatado que cuando se producen alteraciones o desequilibrios en la microbiota intestinal, aumenta el riesgo de sufrir enfermedades autoinmunes, como asma, celiaquía o enfermedad inflamatoria intestinal.

“Sin microbiota, no se desarrolla correctamente el sistema inmunitario. Y eso se sabe desde los experimentos realizados a mediados del siglo pasado en que criaban ratones sin gérmenes y estos enfermaban y morían, incapaces de hacer frente a ningún patógeno”, explica Pere Santamaría, líder de grupo en Idibaps y profesor catedrático en la Universidad de Calgary.

(ktsimage / Getty Images/iStockphoto)

“Sabíamos, pues, que la microbiota intestinal estaba implicada en la regulación del sistema inmunitario pero se desconocía cómo de forma específica las bacterias regulaban e influían en las enfermedades. Y eso es, precisamente, lo que hemos descubierto”, afirma Santamaría, que ha liderado el estudio.

Así, han hallado que, cuando algunos glóbulos blancos comienzan a atacar las células del intestino, produciendo inflamación, una proteína de una especie de bacterias muy común en el intestino de los ratones y también de los humanos, llamada Bacteroides, penetra en la barrera intestinal y “llama” a los linfocitos CD8, otro tipo de células de defensa., que son capaces de reconocer estas proteínas. Al detectarlas, se dirigen al intestino y allí frenan la inflamación.

Los linfocitos que protegen contra la colitis también pueden causar diabetes tipo 1

“Estos linfocitos existen en el organismo porque protegen al individuo contra la colitis, que es un tipo de enfermedad inflamatoria intestinal. No obstante, hemos visto que el precio que hay que pagar es que a veces esos linfocitos CD8 también reaccionan con un antígeno muy parecido que está expresado en las células del páncreas. Y en ese caso pueden causar diabetes tipo 1”, añade este investigador.

El problema yace en que las proteínas que expresa la bacteria de la microbiota son casi idénticas a las expresadas por las célula del organismo, en este caso del páncreas, lo que puede crear confusión en los linfocitos CD8 y dar lugar a enfermedades autoinmunes.

“Si hemos encontrado el ejemplo de esta enfermedad –asegura Santamaria en referencia a la colitis ulcerosa- es muy probable que haya muchos más ejemplos por descubrir que explicarían las asociaciones entre la presencia o ausencia de ciertas bacterias en la composición de la microbiota y cambios en la incidencia y prevalencia de ciertas enfermedades autoinmunes a nivel de la población”.

El descubrimiento de este mecanismo abre la puerta a desarrollar tratamientos para tratar estas enfermedades autoinmunes

Los investigadores apuntan que el hecho de que las células de defensa CD8 desempeñen una acción antiinflamatoria en el intestino pero proinflamatoria en el páncreas tiene una explicación evolutiva.

“El cuerpo no necesita células que reaccionen contra el propio cuerpo y nos provoquen diabetes. De ser así solo, la evolución las hubiera eliminado. Si se han desarrollado y persisten es porque tienen un papel beneficioso para nuestra supervivencia. Hace cientos de miles de años era más peligroso tener una colitis ulcerosa que una diabetes tipo 1. Quizás por eso aún sigamos teniendo estas células, aunque el precio que paguemos sea que quizás algún día atacarán al páncreas”, afirma Santamaría.

El descubrimiento de este mecanismo abre la puerta a desarrollar tratamientos para tratar estas enfermedades autoinmunes. De hecho, este mismo grupo ha desarrollado una plataforma terapéutica basada en nanopartículas que podría aplicarse para emular o potenciar la acción de la microbiota y contribuir a la supresión de la colitis.

El cuerpo no necesita células que reaccionen contra el propio cuerpo y nos provoquen diabetes. De ser así solo, la evolución las hubiera eliminado. Si se han desarrollado y persisten es porque tienen un papel beneficioso para nuestra supervivencia”

Pere Santamaría     Líder del estudio
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Las reacciones emocionales están vinculadas con las bacterias intestinales

Científicos de UCLA confirman el nexo entre la microbiota y la estructura cerebral

Existe una vinculación clara entre las bacterias predominantes en el intestino de una persona, la estructura de su cerebro y sus reacciones emocionales, sin que de momento se pueda determinar si es la microbiota intestinal la que condiciona que las personas tengan un determinado cerebro y mayor o menor sensibilidad a los impactos emocionales negativos o si es una determinada neurobiología la que modifica el tipo de bacterias que residen en el intestino de las personas.

Esto es lo que concluye un estudio que investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), publicaron a finales de junio en Psychosomatic Medicine: Journal Of Behavioral Medicine y que confirma en humanos lo que ya se había constatado en animales: la interacción entre la microbiota intestinal y las diferencias de comportamiento.

“En ratones se han visto señales claras de que la microbiota influye en el comportamiento, que condiciona la respuesta al estrés y la asunción de riesgos, y que el comportamiento también afecta a la microbiota, y la relevancia de este estudio es que da el salto a humanos y ve cambios parecidos a los observados en ratones, lo cual es prometedor para continuar investigando”, explica Roger Paredes, investigador del Institut de Recerca de la Sida, IrsiCaixa, que estudia la relación entre la microbiota y la infección por VIH.

Observan diferencias en la materia gris y blanca del cerebro de mujeres con enterotipo Prevotella y Bacteroide

Francisco Guarner, director del Área de Digestivo del Hospital Vall d’Hebron, investigador y y gran especialista en microbiota, resalta el gran interés que hay en determinar si modificando la microbiota se puede modificar la conducta –algo ya constatado en ratones– porque eso abriría nuevas oportunidades a tratar la depresión y otras enfermedades mentales.

De momento, lo que ha visto el grupo de investigadores de UCLA –entre los que figuran Kirsten Tillisch y Emeran Mayer–, mediante resonancias magnéticas del cerebro de personas con diferentes enterotipos –desde 2011 los expertos dividen a la población humana en tres enterotipos según las bacterias predominantes en su aparato digestivo– es que cada enterotipo va asociado a estructuras diferentes de la materia gris y la materia blanca del cerebro.

Tras reunir a una cuarentena de mujeres sanas, dividirlas en dos grupos en función de la composición de su microbiota, tomar diversas imágenes de su cerebro y realizarles escáneres, observaron que en las de predominio de bacterias Prevotella la materia blanca mostraba mayor conectividad funcional entre las áreas sensorial, emocional y atencional que en las del enterotipo Bacteroides. Y en este segundo grupo, el volumen de materia gris era superior en diversas regiones, como la frontal, el cerebelo y el hipocampo. Además, el grupo Prevotella mostró menos actividad del hipocampo cuando las mujeres eran expuestas a imágenes de valencia emocional negativa, al tiempo que reaccionaron a ellas con mayor ansiedad, angustia e irritabilidad que las del grupo Bacteroides.

Detectan diferente sensibilidad a impactos emocionales negativos según los microbios predominantes

Según Guarner, el interés de estas pruebas es que relacionan la microbiota no sólo con diferencias anatómicas en la materia gris y blanca sino también con diferencias funcionales, con una diferente sensibilidad a los impactos emocionales negativos, lo que abre una vía para continuar investigando sobre si se trata de una vinculación causal o no “y si este cableado entre el cerebro y el intestino se puede manipular o no”.

Paredes se muestra cauteloso sobre el impacto de este hallazgo a efectos clínicos –“puede haber factores de distracción que no se hayan tenido en cuenta, como la dieta a largo plazo o el ejercicio, que sabemos que influyen en los microbios intestinales”, advierte– pero cree anima a seguir investigando para ver qué especies bacterianas concretas, y a través de qué mecanismos, pueden afectar a las diferencias neurológicas y de comportamiento.

Una larga lista de relaciones con la salud

Desde que en el 2011 identificaron que igual que hay grupos sanguíneos hay tres grupos de microbiota –enterotipo A, dominado por bacterias de tipo Bacteroide; B, con predominio de Prevoleta, y C, con dominio de Rominococo–, se le han atribuido muchas influencias sobre la salud. “Es un órgano más del cuerpo que produce sustancias que tienen impacto en el organismo, normalmente beneficiosas pero a veces no, y por eso hay que cuidarla”, explica Francisco Guarner. Y apunta que la microbiota se ha relacionado con la mayor o menor efectividad de los fármacos, con la obesidad, con alergias, con la mortalidad por infarto y por ictus, y con otras enfermedades cardiovasculares. “Costó mucho convencer a la agencias de investigación de EE.UU. y la UE para que subvencionaran estudios sobre la microbiota, pero estamos consiguiendo resultados y poco a poco todos los médicos van asumiendo que las bacterias intestinales se han de vigilar y cuidar”, indica.

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