Definición del microbioma y su papel en la salud humana
¿Qué es el microbioma?
Los microorganismos llevan viviendo aquí miles de millones de años, habitando este mundo mucho antes de que apareciera el ser humano. Y como humanos hemos evolucionado para convivir estrechamente con ellos1. Debido a la coevolución, el huésped no solo tolera sino que necesita la colonización de microorganismos beneficiosos para muchos aspectos de su desarrollo y función inmune2. Como resultado, nuestro cuerpo está poblado de comunidades de microorganismos, principalmente bacterias, pero también virus, hongos, arqueas y bacteriófagos.
Esta amplia variedad de microorganismos que viven tanto en el exterior como en el interior del cuerpo humano, junto con sus complementos genéticos, recibe el nombre de “microbioma”. El microbioma está presente en diferentes lugares del cuerpo humano:
Piel
Boca y nariz
Vagina
Pulmones
Intestino
Las combinaciones de taxones microbianos asociados a las diferentes superficies de nuestro cuerpo (microbiota) dependen del entorno específico en el que viven, así como de la genética del huésped3.
Aunque se pueden encontrar diferentes microbiomas en el cuerpo humano, la gran mayoría de nuestra microbiota se encuentra en el tracto gastrointestinal3, considerándose uno de los ecosistemas más densamente poblados de nuestro planeta, con unos 10.000 millones de microorganismos, que varían en número y especie a lo largo del tracto4.
Recientemente, la microbiota intestinal ha cobrado protagonismo.5 La mayoría de las investigaciones actuales se centran en la microbiota intestinal6. De hecho, solo en 2021 se publicaron más de 10.000 artículos de investigación sobre el tema. En la última década, las nuevas tecnologías han facilitado el análisis a gran escala del perfil genético y metabólico de las comunidades microbianas6, permitiéndonos adquirir un mayor conocimiento, así como una comprensión más exhaustiva del papel de la microbiota intestinal en la salud y las enfermedades.5
Estos estudios han abierto nuevas perspectivas, mientras que las nuevas técnicas empleadas han puesto de relieve los beneficios mutuos y simbióticos entre los seres humanos y el microbioma del tracto digestivo.7
Referencias:
1 Hill C et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug;11(8):506-14. d 2 Lin L and Zhang BMC Immunology (2017) 18:2 3 Ursell L, et al. Defining the human microbiome. Nutr Rev. 2012;70:S38-S44. 4 Coudeyras S and Forestier C. Microbiota and probiotics: effects on human health. Can J Microbiol 2010;56:611-50. 5 Mills S, Stanton C, Lane JA, Smith GJ, Ross RP. Precision Nutrition and the Microbiome, Part I: Current State of the Science. Nutrients. 2019 Apr 24;11(4):923. 6 Marchesi JR, Adams DH, Fava F, et al. Gut 2016;65:330–339. 7 Singh Y, et al. Emerging importance of holobionts in evolution and in probiotics. Gut Pathogens 2013;5;12.
El papel de la microbiota intestinal en la salud humana
La microbiota intestinal es una parte esencial de la salud del huésped: a la vez lo protege de los patógenos resistiendo a la colonización, interactúa con las células humanas, directa o indirectamente, a través de moléculas bioactivas producidas por la microbiota, regulando numerosas vías biológicas.1 Cuando funciona de forma óptima, la microbiota desempeña un papel importante en la salud humana respaldando funciones protectoras, metabólicas e inmunitarias.2
¡La microbiota intestinal puede pesar hasta 2 kg!
Microorganismos que afectan al organismo
La relación entre la microbiota intestinal y las células epiteliales favorece la inmunidad sistémica, la función neuroendocrina y la salud intestinal y extraintestinal desde la infancia hasta la edad adulta.2,4,5
Los microorganismos que colonizan el tracto digestivo desempeñan numerosas funciones esenciales dentro del cuerpo humano, incluyendo:
Digestión:
Inmunoestimulación:
Protección:
Mientras que una microbiota sana puede contribuir al bienestar, se ha puesto de relieve la implicación de una microbiota disfuncional (disbiótica) en muchas enfermedades gastrointestinales, como la diarrea y las enfermedades digestivas crónicas6. Además, cuando la microbiota se desvía de lo que se considera “saludable” en cuanto a diversidad y funcionalidad también puede repercutir en otros órganos y sistemas, estando implicada en enfermedades no gastrointestinales, como el asma, la obesidad, la diabetes y las afecciones autoinmunes, todas ellas caracterizadas por una respuesta excesiva del sistema inmunitario, que a su vez conduce a un estado cada vez más proinflamatorio.3
Referencias:
1 Mills S, Stanton C, Lane JA, Smith GJ, Ross RP. Precision Nutrition and the Microbiome, Part I: Current State of the Science. Nutrients. 2019 Apr 24;11(4):923. 2 Kataria J, Li N, Wynn JL, Neu J. Probiotic microbes: do they need to be alive to be beneficial? Nutr Rev. 2009;67(9):546-50. 3 Ursell L, et al. Defining the human microbiome. Nutr Rev. 2012;70:S38-S44. 4 Neu J, Douglas-Escobar M, Lopez M. Microbes and the developing gastrointestinal tract. Nutr Clin Pract. 2007;22(2):174-82. 5 Huffnagle GB. GI Microbiota and Regulation of the Immune System. New York: Springer-Verlag New York; 2008. 149 p. 6 Goldszmid RS and Trinchieri G. The price of immunity. Nat Immunol 2012;13:932–38.
La importancia de una microbiota equilibrada
La microbiota intestinal es una comunidad muy compleja que se desarrolla al nacer, evoluciona hasta la vejez1 y varía considerablemente de un huésped a otro2.
Además del conjunto estable de colonizadores intestinales que siempre están presentes, conocido como microbioma o microbiota base o central (“core”) (y sus genes), cada persona tiene su propio conjunto específico de microorganismos intestinales.1
En condiciones normales, la microbiota del adulto sano suele estar formada por una rica diversidad de especies que se mantiene estable durante largos periodos de tiempo; sin embargo, puede verse influenciada por una serie de factores.2 Además de la edad y la genética del huésped3, la microbiota se ve afectada por la ubicación geográfica (la dieta podría ser un factor importante), la ingesta de antibióticos y otros medicamentos, las enfermedades, las lesiones, los cambios hormonales2, el estilo de vida sedentario1 y el estrés.3
En esta relación simbiótica, el cuerpo humano obtiene varios beneficios: nosotros proporcionamos un entorno estable y rico en nutrientes a los microorganismos, mientras que estos preservan nuestra salud desempeñando muchas funciones importantes, como la estimulación del sistema inmunitario, la mejora de la digestión y la absorción de los alimentos, la reducción del crecimiento de la flora patógena y el mantenimiento de la integridad de la barrera intestinal.3
Estos efectos benéficos no solo pueden observarse no solo a nivel local, sino también en órganos distantes, debido a la distribución sistémica de las sustancias y células producidas en el intestino.3 Los beneficios dependen de la cantidad y calidad de la microbiota y de su potencial metabólico.2 Estos mecanismos positivos pueden sufrir perturbaciones debido a una composición microbiana alterada, lo que se conoce como “disbiosis”.5
La ciencia sigue descubriendo y explicando la composición y la funcionalidad de la microbiota intestinal específica de cada etapa de la vida y las desviaciones de lo que se considera “normal” o “sano”.2 Gracias al uso de métodos cada vez más sofisticados para perfilar y caracterizar ecosistemas complejos, se ha podido evidenciar aún más la implicación de la microbiota en un gran número de enfermedades intestinales y extraintestinales.5
Disbiosis
Dada la estrecha relación simbiótica que existe entre la microbiota intestinal y el huésped, no es sorprendente observar una divergencia con respecto a la composición normal de la microbiota en una serie de estados patológicos, desde enfermedades gastrointestinales crónicas hasta trastornos del neurodesarrollo.5
Cada vez hay más pruebas de que la alteración de la microbiota intestinal contribuye al desarrollo de patologías.1 Son muchos los estudios que han demostrado que el desequilibrio de la microbiota intestinal puede conducir al desarrollo de afecciones como enfermedades alérgicas o autoinmunes (enfermedad inflamatoria intestinal o diabetes tipo 1, entre otras).
Además, la comparación de la diversidad de las poblaciones microbianas de diferentes individuos ha ayudado a identificar su asociación con diferentes condiciones patológicas. Muchos de estos estudios describen asociaciones entre la presencia o ausencia de una serie de especies microbianas y una enfermedad concreta, lo que respalda aún más la hipótesis que vincula la disbiosis y la etiología de diversos estados patológicos.7
Impacto de los cambios en la microbiota intestinal en varias enfermedades no transmisibles1
| Tipo | Enfermedad | Género/filo predominante | Género/filo disminuido | Mecanismo/papel en el desarrollo de la enfermedad |
|---|---|---|---|---|
| Metabólico | Obesidad | Firmicutes | Bacteroides, Akkermansia muciniphila | Inflamación causada por LPS |
| Metabólico | Diabetes mellitus (tipo 2) | Bacteroidetes and Proteobacteria, Clostridium | Firmicutes, Lactobacillus, F. prausnitzii, Roseburia intestinalis, Roseburia inulinivorans and E. rectale | Inflamación causada por LPS |
| Vascular | Aterosclerosis | Clostridia, Proteus, Shigella and Aerobacter | Metabolismo de la trimetilamina a N-óxido de trimetilamina | |
| Infección | Diarrea asociada a Clostridioides difficile | Clostridioides difficile, minor constituents of the gut | Bacteroidetes, Firmicutes | Alteración de la microbiota intestinal normal, sobrecrecimiento de Clostridioides difficile en el intestino |
| Tumor maligno | Cáncer de colon | Helicobacter pylori, Enterococcus faecalis | E. rectale and F. prausnitzii | Señalización proinflamatoria desequilibrada por las bacterias colitogénicas, efecto citotóxico directo, metabolismo de ciertos compuestos que producen subproductos cancerígenos |
| Trastorno autoinmune | Artritis reumatoidea | Prevotella copri | Bifidobacterium, Bacteroide – Porphyromonas – Prevotella, Bacteroides fragilis subgroup and E. rectale – Clostridium – Coccoides group | Inducción de la diferenciación de células CD4+ a células Th17 y producción de autoanticuerpos |
| Trastorno autoinmune | Celiaquía | Bacteroides, Prevotella and Escherichia coli | Bifidobacterium, Lactobacilius, F. prausnitzii | Inducción de señales proinflamatorias a través de la activación de enterocitos o APC clásicas |
| Inflamación | Enfermedad inflamatoria intestinal - Colitis ulcerosa | Anaerobios facultativos | R. hominis and F. prausnitzii | Respuesta anormal del huésped hacia su microbiota intestinal |
| Inflamación | Enfermedad de Crohn | Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides, Eubacterium | Disminución de la diversidad global de la microbiota intestinal | Respuesta anormal del huésped hacia su microbiota intestinal |
Mantener o restablecer la microbiota normal en pacientes con microbiota intestinal alterada1 y mejorar la salud de las personas mediante la modulación de las interacciones microbianas es un concepto en plena evolución y que está tomando cada vez mayor importancia entre los profesionales de la salud.8 Recientemente, el trasplante de microbiota fecal (TFM) ha arrojado resultados prometedores para el tratamiento de enfermedades infecciosas, neurológicas y gastrointestinales.9
Los diversos ecosistemas microbianos y las células inmunitarias que habitan en la superficie del tracto gastrointestinal se convierten así en el blanco de las intervenciones, con el fin de reducir el riesgo de desarrollar enfermedades y mejorar el estado de salud.8
Estas intervenciones para regular la microbiota incluyen cambios en la dieta, con muchos alimentos fermentados y regímenes dietéticos ricos en fibra, así como probióticos, prebióticos, simbióticos y postbióticos, algunos de ellos se encuentran disponibles en forma de medicamentos con receta, complementos alimenticios y dispositivos médicos.8
A medida que la ciencia va perfilando la composición y la funcionalidad de la microbiota intestinal específica de cada etapa de la vida y las desviaciones de lo que se considera “normal” o “saludable”, surgen oportunidades para intervenciones dietéticas y terapéuticas que pueden regular de manera benéfica la microbiota y generar beneficios traslacionales para la fisiología del huésped y la salud en general.10
Referencias:
1 Pushpanathan P, Mathew GS, Selvarajan S, Seshadri KG, Srikanth P. Gut microbiota and its mysteries. Indian J Med Microbiol. 2019 Apr-Jun;37(2):268-277. 2 Mills S, Stanton C, Lane JA, Smith GJ, Ross RP. Precision Nutrition and the Microbiome, Part I: Current State of the Science. Nutrients. 2019 Apr 24;11(4):923. 3 Żółkiewicz J, Marzec A, Ruszczyński M, Feleszko W. Postbiotics-A Step Beyond Pre- and Probiotics. Nutrients. 2020 Jul 23;12(8):2189. 4 Lin L and Zhang BMC Immunology (2017) 18:2 5 Thursby E, Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J. 2017 May 16;474(11):1823-1836. 6 Goldszmid RS and Trinchieri G. The price of immunity. Nat Immunol 2012;13:932–38. 7 Gomaa EZ. Human gut microbiota/microbiome in health and diseases: a review. Antonie Van Leeuwenhoek. 2020 Dec;113(12):2019-2040. 8 Salminen, S., Collado, M.C., Endo, A. et al. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol (2021). 9 Vijay, A., Valdes, A.M. Role of the gut microbiome in chronic diseases: a narrative review. Eur J Clin Nutr (2021). 10 Mills S, et al. Precision Nutrition and the Microbiome Part II: Potential Opportunities and Pathways to Commercialisation. Nutrients. 2019 Jun 27;11(7):1468.