La microbiota intestinal y su relación con la aparición y desarrollo de enfermedades metabólicas

La microbiota intestinal y su relación con la aparición y desarrollo de enfermedades metabólicas.

Por:

María José Luna Vargas

Andrea Rodríguez Ferreiro

INTRODUCCIÓN

¿Qué es la microbiota y cómo se relaciona a la aparición y desarrollo de enfermedades metabólicas?

La microbiota humana (microflora) se refiere a la combinación de microorganismos, bacterias en primer lugar, hongos, archaea y virus, que se viven en tejidos humanos como en la piel, útero, pulmones y en el tracto gastrointestinal. La microbiota gastrointestinal tiene trillones de microbios y la mayoría reside en el colon. En una microbiota adecuada, los microorganismos forman una relación simbiótica con el huésped en la que éste último provee un hábitat y nutrición para los microorganismos, mientras que estos dan al huésped funciones vitales, incluyendo la capacidad de extraer energía de compuestos de la dieta, sintetizar vitaminas esenciales y regular el sistema inmunológico. Específicamente, proporcionan metabolitos esenciales como la vitamina K, tiamina, biotina, ácido fólico, vitamina B12, llevan a cabo parte de la digestión de polisacáridos, aumentan la inmunidad para combatir agentes patógenos, entre otros. (1,2)

En estudios recientes se ha encontrado que la microbiota del tracto digestivo tiene un gran impacto modulando el desarrollo del cerebro, alterando ciertas funciones metabólicas y en la producción de hormonas y neuroquímicos. Las bacterias tienen un tiempo de vida corto, habilidad de mutación rápida y una capacidad de intercambio de genes lo cual causa que el huésped humano pueda realizar adaptaciones rápidas a nuevas exposiciones ambientales. Hace varios años, se ignoraba a la microbiota como un factor de riesgo para enfermedades y como vía de prevención de las mismas. Actualmente se han llevado a cabo múltiples estudios que demuestran el efecto de la microbiota en la salud y la enfermedad. En este trabajo se hablará sobre el efecto de la microbiota intestinal en el desarrollo de enfermedades metabólicas. (1,2)

El síndrome metabólico es un conjunto de tres o más patologías que incluyen la obesidad abdominal, triglicéridos altos, colesterol HDL bajo e hipertensión. Se estima que aproximadamente un cuarto de la población mundial padece de síndrome metabólico. El desarrollo de este tipo de enfermedades es multifactorial y está influenciado por factores genéticos, individuales y ambientales. En los últimos años los estudios han demostrado que uno de los factores de riesgo más importantes para la patogenia de estas enfermedades es la influencia de la microbiota intestinal. Se han identificado múltiples mecanismos de ésta relacionados al metabolismo de la glucosa, metabolismo de ácidos grasos, almacenamiento de lípidos en el hígado, entre otros. (1, 2, 3)

Con la gran variedad de investigaciones que se llevan a cabo sobre la microbiota intestinal y su efecto en la salud, ya no es posible abordar la etiología de una enfermedad metabólica sin tomar en cuenta las implicaciones de la simbiosis entre los microbios y el huésped en la patogenia de las enfermedades. Es de suma importancia comprender y analizar los procesos relacionados con la microbiota y el metabolismo, que en un desequilibrio pueden provocar alteraciones en funciones básicas del organismo. Estos procesos se revisaran en el presente trabajo para posteriormente describir la manera en que la exposición a factores ambientales, como la dieta, afectan de manera positiva o negativa en la colonización de microbios en el intestino humano y de qué manera estos factores conducen a padecimientos como el síndrome metabólico y otras enfermedades relacionadas.

¿Cuál es la composición de la microbiota intestinal?

Para comprender cómo suceden estas alteraciones en la microbiota intestinal y sus efectos en el desarrollo de enfermedades metabólicas, es necesario conocer la identidad de los microorganismos que colonizan el intestino. Los microbios presentes establecen un complejo ecosistema por la gran diversidad en cantidad e identidad. Cada individuo mantiene un conjunto único de microbios cuya composición es afectado directamente por varios factores como el origen étnico, edad, medio ambiente y la dieta. Como se mencionó al inicio, la mayor parte de la microbiota se encuentra en el colon, las bacterias en esta parte del tracto digestivo están presentes en concentraciones de 109-1012 UFC/mL, con más de 1000 especies diferentes. En comparación, la concentración de bacterias en el estómago, en el duodeno, en el yeyuno y en el íleon es de 101 – 103 UFC/mL y 104 – 108 UFC/mL, respectivamente. (1,2)

Las bacterias comprenden la mayor parte de los microbios del intestino, en las que predominan en un 90% los firmicutes y bacteroidetes. El grupo de Firimicutes phylum está formado por más de 200 géneros de bacterias gram-positivas en las que se encuentran: Eubacterium, Clostridium, Roseburia, Veillonella, Dorea, Faecalibacterium, Catenibacterium y Lactobacillus. El segundo phylum o filo más prevalente, los Bacteroidetes, son bacterias gram-negativas con alrededor de 30 géneros como lo son: Bacteroides, Prevotella, Odoribacter y Tannerella. Otras phylas presentes, pero menos abundantes son la Actinobacteria, como Bifidobacterium y Collinsella, Proteobacteria, como Bilophila, Desulfovibrio y Escherichia y Verrucomicrobia como la Akkermansia. (1,2)

¿Cómo se establece la microbiota?

Los 2 primeros años de vida representan un período dinámico en el que los microbios comienzan a colonizar el organismo a partir del repositorio microbiano inicial durante el nacimiento y se ajusta hasta que la composición y función se parecen más a la de un adulto. La microbiota intestinal se desarrolla inmediatamente después de nacimiento y se ve modificada por el genotipo del huésped, vía de parto y la nutrición temprana. La composición de microbiota en recién nacidos por vía vaginal se asemeja a la microbiota vaginal de las madres en la que predominan las especies de Lactobacillus y Prevotella y tienden a expresar una menor proporción de genes de resistencia a los antibióticos, mientras que la microbiota de los bebés nacidos por cesárea se parece al de la piel de sus madres incluyendo especies de Staphylococcus. Ésta también se ve influida por la alimentación, conforme se van introduciendo más tipos de alimentos en la dieta, aumenta la diversidad bacteriana en el intestino. La ablactación o transición de la lactancia a la alimentación es uno de los factores más significativos para el cambio en la estructura de la microbiota intestinal de una de un bebé a una parecida a la del adulto. (1,2)

La genética del huésped también contribuye, en cierta medida, a los tipos de microbios presentes en el intestino de un individuo. El tamaño de la microbiota intestinal en un individuo incluye alrededor de 763.000 genes microbianos. La expresión génica diferencial en las células del huésped permite que diferentes tipos de bacterias sean capaces de colonizar a un individuo sobre otro, y la forma de que una célula responde a las bacterias puede variar dependiendo de la composición genética del individuo. Sin embargo, el medio ambiente y la dieta parecen ser los factores más influyentes para la composición de la microbiota y algunas variaciones se dan por la genética. Se estima que alrededor del 40% de la composición genética de microbios intestinales en compartida entre individuos. (1,2)

¿Cómo se relaciona la microbiota intestinal con la salud y por qué es importante?

A pesar de que se observan diferencias en la estructura y diversidad de la microbiota intestinal, las vías metabólicas y funcionales microbianas permanecen estables entre individuos sanos. Algunas de las funciones de la microbiota intestinal en la salud se relacionan con la permeabilidad del intestino y los productos del metabolismo de los microbios. (1, 2)

El intestino representa una barrera selectiva que ayuda a mantener la homeostasis, donde se permite el paso de nutrientes, iones y agua a través del epitelio en el torrente sanguíneo mesentérico y se evita la translocación de antígenos provenientes de la dieta. La barrera principal del intestino está compuesta por colonocitos sellados por uniones estrechas. Los procesos de la enfermedad que involucran un carácter inflamatorio pueden afectar la función de barrera intestinal y contribuyen a la sobre estimulación del sistema inmune, donde la interacción entre antígenos luminales y las células inmunes aumentan la expresión de factores de permeabilidad intestinal. Hay evidencia que sugiere que una mayor permeabilidad y un mayor paso de toxinas luminales puede preceder la aparición de Diabetes tipo 2 y enfermedades inflamatorias del intestino. Una adecuada composición de la microbiota puede mejorar la función de barrera intestinal y proteger de la translocación de las toxinas bacterianas compitiendo con potenciales bacterias patógenas por los nutrientes y sitios de adhesión y por la producción de compuestos antimicrobianos. (2)

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