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La importancia del microbioma intestinal


Actualmente, los conceptos de sano y normal son muy diferentes a lo que se entiende
para aquel primate que fuimos, dado que nuestro cuerpo opera fuera de los indicadores
fisiológicos que lo constituyeron y estructuraron a los largo de miles de años. Por ejemplo,
nuestro valor normal de 90 mg/dl promedio de glucosa en sangre es diferente al
50 mg/dl de nuestros parientes más cercanos (Behncke, 2004). Sumado a los cambios
en la dieta a lo largo del tiempo, debemos agregar que la industrialización trajo consigo
la proliferación de numerosos alimentos bastante diferentes a nuestra dieta primitiva.
La dieta principal de un primate silvestre, por ejemplo, es baja en calorías pero de óptima
nutrición (frutas y verduras, principalmente). En el caso del ser humano esta dieta
se ha ido modificando sustancialmente. La producción de alimentos a gran escala, el
control tecnológico, la producción de alimentos cada vez más artificiales, el incremento
del consumo de alimentos altos en azúcares, grasas y sodio, constituye lo que se llama
generalmente “una dieta occidental” y que se encuentra relacionada a la modificación
del microbioma y a diversos efectos sobre la salud (Behncke, 2004; Turnbaugh et al.,
2006; Musso et al., 2010).
En años recientes la comunidad científica ha comenzado a comprender la verdadera
dimensión evolutiva, estructural y funcional de los microorganismos asociados a un
hospedero primario, en particular, el hombre. Los cambios anteriormente mencionados
influyeron e influyen continuamente en el ecosistema microbiano asociado al ser humano
y su impacto en la salud y la emergencia de ciertas enfermedades es motivo de
investigación y debate.

LA IMPORTANCIA DEL MICROBIOMA

El cuerpo humano es el resultado de la integración de su estructura definida en su genoma
y de la convivencia con millones de microorganismos a lo largo de miles de años
de su historia evolutiva. Estos microorganismos asociados, constituyen el microbioma
humano (Lederberg y McCray, 2001). Si bien el concepto de microbioma surgió definiendo
al genoma colectivo de los microbios asociados a un hospedero (microbiota),
este término puede extenderse como sinónimo de la microbiota porque “bioma” se
refiere a los “ecosistemas” en ecología (Lederberg y McCray, 2001; Domínguez Bello y
Blaser, 2008).
El organismo humano es, entonces, una red compleja que presenta diez células microbianas
para cada célula humana. Particularmente, el microbioma intestinal constituye
una comunidad taxonómicamente compleja y ecológicamente dinámica e influye en el
desarrollo, la maduración y la regulación, la estimulación y la supresión del sistema
inmune (Mazmanian et al., 2005; Smits et al., 2005; Hattori y Taylor, 2009; Mai y
Draganov, 2009; Kau et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011). Del conjunto de microorganismos,
se destacan cuatro phyla bacterianos: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria
y Proteobacteria (Ley et al., 2008; Manichanh et al., 2011; Marchesi, 2011), además de
microorganismos eucarióticos como Sacharomyces, Pentatrichomonas y Entamoeba
(Wegener Parfrey et al., 2012). A esto debemos sumar los fagos y elementos genéticos
móviles que responden a cada cambio del medio ambiente, al participar en la transferencia
horizontal de genes como respuesta a factores ambientales (Jones, 2011). Todo
esto constituye un sistema complejo cuya totalidad supera la suma de las partes que
interactúan y se influyen recíprocamente en un metabolismo intrincado.
microbiomaEl sistema inmune asociado a mucosas incluye el 80 % de las células inmunes activas del
cuerpo. La mayoría de ellas están presentes en el sistema gastrointestinal interactuando
con antígenos de los alimentos y con este nuevo “órgano” que es el microbioma
(Tlaskalová-Hogenová H. et al., 2011). Las interacciones en este complejo sistema son
escasamente conocidas y foco de actuales investigaciones (Kinross et al., 2011). Se ha
demostrado que astronautas que reciben durante cierto tiempo una dieta irradiada y,
por lo tanto, libre de microorganismos, presentan alteraciones en su microbioma que
resultan en una alteración en su sistema inmunológico (Kau et al., 2011). Es conocido
además que animales gnotobióticos (libre de microorganismos) separados de su microbioma
asociado, no alcanzan el desarrollo completo de un intestino maduro y tienen
un sistema inmunológico muy poco desarrollado (Cebra, 1999). Estos animales son
utilizados como modelo metodológico para evaluar la evolución del microbioma, la
acción de alguna cepa bacteriana específica y las consecuencias de la asociación microbioma-
hospedero. El microbioma forma parte integral del sistema gastrointestinal,
puesto que un intestino maduro y el conjunto de todas sus funciones no se debe únicamente
al tejido del hospedero sino además del metabolismo del microbioma, que
interactúa y protege las superficies intestinales manteniendo la homeostasis (Tlaskalová-
Hogenová H. et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011). La colonización de microorganismos
genera un incremento natural de los niveles de inmunoglobulinas, la producción de anticuerpos
específicos y cambios sustanciales en el medio de linfocitos asociados a mucosa
y poblaciones celulares, cambios en los patrones de migración e incremento en la
capacidad inmunológica sistémica. Además, participa en la maduración de los enterocitos
(Bry et al., 1994; Tlaskalová-Hogenová H. et al., 2011; Ohnmacht et al., 2011).
El microbioma humano ha definido en conjunto, no solo al sistema inmunológico con
el cual convive, sino que también forma parte integral de procesos fundamentales como
la producción de vitaminas, la digestión, la homeostasis energética, la integridad de la
barrera intestinal y la angiogénesis en el cuerpo humano (Domínguez Bello y Blaser,
2008; Kau et al., 2011; Rosenberg y Zilber-Rosenberg, 2011; Randolph-Gips y Srinivasan,
2012; Douglas-Escobar et al., 2013). El genoma humano carece de los genes que codifiquen
para enzimas requeridas para degradar polisacáridos vegetales que habitualmente
consumimos, ricos en carbohidratos conteniendo xilanos, pectinas y arabinosa.
Sin embargo, el microbioma provee esta capacidad porque realiza el metabolismo de
sacarosa, glucosa, galactosa, fructosa y manosa (Bäckhed et al., 2005; Gill et al., 2006).
La fermentación de las fibras y los glicanos requiere la cooperación y asociación de diversos
microorganismos (Gill et al., 2006). El microbioma realiza la conversión de butirato
a butiril-CoA, este ácido graso de cadena corta es la principal fuente de energía de los
colonocitos, cuyo desarrollo establece una barrera intestinal saludable (Topping et al.,
2001). Los análisis metagenómicos han demostrado, además, la participación del microbioma
en la síntesis esencial de aminoácidos y vitaminas (Gill et al., 2006).

La interpretación darwinista tradicional de la naturaleza, en la que cualquier organismo
es un individuo que lucha por su propia existencia y que analiza cada estructura, órgano,
sistema o molécula de acuerdo a las ventajas que pudo haber tenido respecto de otras
alternativas, deja de lado el hecho real de todo organismo, y por supuesto el ser humano,
en el que no se puede concebir como aislado, sino coevolucionando, coexistiendo, con un
conjunto de organismos y microoganismos que lo definieron evolutivamente (Sandín,
2002; Abdalla, 2006; Salvucci 2012a; Salvucci, 2012b) El enfoque tradicional reduccionista
pierde de vista el hecho de que su existencia es resultado de un complejo proceso
de integración y convivencia con los constituyentes del ecosistema que lo rodea, lo conforma
y define. Los humanos no evolucionaron como una sola especie, sino asociados con
un complejo microbioma en una suerte de “superorganismo” u holobionte (Rosenberg
y Zilber-Rosenberg, 2011). En la red de la vida, nuestra evolución como especie y la evolución
de nuestros microorganismos socios siempre han estado entrelazados.

El extracto corresponde a una parte del artículo “El agotamiento del bioma y sus consecuencias”. Salvucci, E. Acta Biol. Col. 18(1):31-42. Allí pueden encontrarse las referencias citadas en el texto.

2 comments on “La importancia del microbioma intestinal

  1. […] y metabólica entre los organismos que lo conforman. Un estado de salud está definido por la acción del microbioma asociado al ser humano, que participa en la regulación del sistema inmunológico, en la […]

  2. […] has created RePOOPulate, a mix of 33 different types of bacteria grown in the lab to mimic the microbiome. Her team spent two years getting the equipment to grow the bacteria up and running, but the […]

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