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La dicotomía marciana. ¿Por qué Marte tiene dos hemisferios radicalmente distintos?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

Marte tiene dos caras: el hemisferio norte está hundido, es una zona deprimida y muy lisa que presenta pocos impactos de meteoritos, mientras que el hemisferio sur está sobreelevado respecto al norte y está plagado de cráteres. Esta diferencia es lo que se conoce como dicotomía marciana. La disparidad entre hemisferios es una de las singularidades de nuestro vecino que ha despertado más curiosidad y, por ende, ha sido motivo de estudio desde su descubrimiento. Y aún sigue siéndolo, porque no existe consenso sobre el origen de esta característica fundamental del planeta, que refleja la historia geológica del mismo y también la posible presencia de agua en el pasado.

Mapa topográfico de Marte. / NASA/JPL

Mapa topográfico de Marte. / NASA/JPL

Desde los años sesenta del siglo XX, la exploración planetaria ha permitido aumentar el conocimiento sobre la geología y geografía marcianas –la geografía de Marte se conoce con el nombre de areografía, término proveniente de Ares (equivalente griego al dios romano Marte), y consiste en la caracterización y cartografiado de las regiones de Marte-. Gracias a las naves espaciales que han sobrevolado u orbitado el planeta, tenemos en la actualidad un gran conocimiento sobre sus accidentes geográficos y sus características superficiales: volcanes, cañones, antiguos lechos de río, canales de descarga y vastas regiones salpicadas de cráteres. Todos estos elementos permiten establecer los diferentes procesos geológicos que han tenido lugar a lo largo del tiempo, modelando el planeta rojo a escala global: vulcanismo, actividad tectónica, acción del agua líquida y del hielo y, claro está, impactos de meteoritos.

Para poder cartografiar la superficie de Marte, y en consecuencia las elevaciones del planeta, se definió un nivel de elevación cero o datum. Con el agua en mente, el datum marciano se define como la elevación en la que se alcanzan los valores de presión y temperatura del punto triple del agua, es decir, aquellos para los que el agua puede estar simultáneamente en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Estos valores son una presión atmosférica de 610,5 Pa (6,1173 mb) y una temperatura de 273,16 K (0,01 oC). Para hacerse una idea, la cuenca más profunda de Marte y una de las mayores del Sistema Solar, Hellas Planitia, está muy por debajo del datum marciano y se encuentra a más de 7 kilómetros de profundidad.

Cráteres en Hellas Planitia. / ESA/DLR/FU Berlín

Cráteres en Hellas Planitia. / ESA/DLR/FU Berlín

Pero el descubrimiento de la dicotomía marciana llega con los primeros mapas completos del planeta. Entre 1998 y 1999 el instrumento Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), un altímetro láser a bordo de la nave Mars Global Surveyor de la NASA, generó el mapa topográfico más preciso jamás realizado. MOLA recolectaba al día en torno a 900.000 medidas de elevación con una sensibilidad tan alta que el rango de error en elevación, de media, era de tan solo 13 metros. Con toda esta información -en total se utilizaron 27 millones de medidas de elevación recopiladas por el instrumento para conformar el mapa global-, se observó que la dicotomía de Marte tiene tres expresiones físicas globales:

Topografía de Marte

La parte norte del planeta es una inmensa depresión respecto a la parte sur. La dicotomía distingue entre las denominadas tierras altas (uplands) del sur y las tierras bajas (lowlands) del norte. Los datos altimétricos muestran que las tierras bajas son entre 3 y 6 km más bajas que las tierras altas del sur. Esta característica del relieve marciano recuerda la diferencia de elevación entre los continentes y los fondos oceánicos de la Tierra.

Densidad de cráteres de impacto

También existe una acusada diferencia en la densidad de cráteres de impacto, mucho menos numerosos en las tierras bajas del norte. En el hemisferio sur aparecen regiones plagadas de grandes cráteres y caracterizadas por superficies abruptas. En contraste, las lowlands situadas al norte presentan pocos cráteres grandes, su suelo es muy llano y muestran otros tipos de elementos que indican que han ocurrido extensos procesos de renovación de su superficie, como coladas de lava y grandes inundaciones.

Grosor de la corteza

Existe además una gran diferencia en el grosor de la corteza entre los dos hemisferios, mayor en las tierras altas del sur que en las tierras bajas del norte. Las uplands del sur tienen un grosor máximo aproximado de 58 km, mientras que las lowlands del norte apenas alcanzan los 32 km de grosor.

Estas tres manifestaciones físicas de la dicotomía no coinciden exactamente, de modo que no es posible trazar una frontera exacta de separación ni asegurar que todas ellas se deban a una misma causa. No obstante, se considera que el origen de la dicotomía es único y que produjo como resultado los tres aspectos observados. Asimismo, hay bastante acuerdo en que la dicotomía de Marte parece ser extremadamente antigua, que se originó en una etapa muy temprana del planeta, al comienzo de la evolución geológica de Marte, cuando la corteza estaba recién formada o terminando de formarse.

Mapas topográficos de relieve sombreado de muy alta resolución producidos por el equipo científico de MOLA. / NASA/MOLA

Mapas topográficos de relieve sombreado de muy alta resolución producidos por el equipo científico de MOLA. / NASA/MOLA

En la actualidad hay dos posibles hipótesis sobre el origen de la dicotomía: una endógena y otra exógena. La endógena establece que la dicotomía es el resultado de procesos convectivos asimétricos en el manto de Marte que produjeron el adelgazamiento de la corteza en la parte norte del planeta y un engrosamiento en el sur. La otra explicación, la exógena, parece contar con un mayor consenso y establece que la dicotomía es el resultado de un impacto gigantesco. Un impacto en Marte de un objeto de entre 1.600 y 2.700 km de tamaño -como los que existían en el Sistema Solar en la época estimada- habría sido capaz de crear una cuenca de impacto tan grande como Vastitas Borealis, nombre con el que se conoce a la inmensa llanura del hemisferio norte. El tamaño de esta zona, de 10.600 km de longitud y 8.500 km de anchura (Asia, Europa y Australia juntas), y su forma elíptica hacen plausible que sea el resultado de un gran impacto. Pero, por ahora, ese gran impacto es solo una hipótesis.

 

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y autor del libro Marte y el enigma de la vida (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

Esclerosis múltiple: la enfermedad de las mil caras

Por Mar Gulis (CSIC)

La esclerosis múltiple (EM) es una patología crónica e inflamatoria, con un componente autoinmune, que afecta a 2,5 millones de personas en el mundo y a 700.000 personas en Europa. En España, la incidencia es de 100 casos por 100.000 habitantes, en su mayoría mujeres (3 de cada 4 pacientes). Afecta al sistema nervioso central y aparece generalmente en personas de entre 20 y 40 años, por lo que es la mayor causa de discapacidad no traumática en adultos jóvenes. Entre los múltiples y variados síntomas que provoca se encuentran la pérdida de visión, ciertos problemas en el habla, alteraciones motoras, falta de coordinación muscular, sensación de hormigueo, alteraciones gastrointestinales o disfunción urinaria y/o sexual. Esto supone un enorme impacto en la calidad de vida de los pacientes, importantes repercusiones sociales y un elevado coste sanitario.

Si quieres saber más sobre esta enfermedad, respondemos a algunas preguntas con el libro La esclerosis múltiple (CSIC-Catarata), firmado por las investigadoras Leyre Mestre y Carmen Guaza, del Instituto Cajal del CSIC.

¿Cuál es la causa de la esclerosis múltiple?

Para comprender la EM, hay que tener en cuenta la variedad de estímulos que llegan y activan las neuronas del cerebro y la médula espinal, y que actúan como control a todas nuestras actividades. En la EM se produce la desmielinización o la pérdida de la mielina de los axones, un proceso que te contamos a continuación.

“En algún momento todos hemos tenido un cable entre las manos y hemos comprobado que está compuesto por un material conductor recubierto de un material aislante. Algo parecido encontramos en el sistema nervioso central”, explican las investigadoras. Las neuronas tienen su axón, una prolongación que conduce el impulso nervioso de una célula a otra, rodeado por la mielina. Esta substancia protege las fibras nerviosas y contribuye a que los mensajes viajen de manera más rápida y fluida. En la EM, “la destrucción de la mielina convierte a los axones en una especie de ‘cables pelados’ que van a transmitir peor la información, o incluso dejarán de transferirla. Dependiendo de dónde se haya producido la desmielinización y su grado, las consecuencias para el sistema nervioso central del paciente serán distintas”, apuntan las científicas. En este sentido, “la diversidad en el grado y en la localización donde se produce la falta de mielina es lo que genera los distintos síntomas. Son dos de las características básicas de la esclerosis múltiple, por eso se denomina la enfermedad de las mil caras”, afirman Mestre y Guaza. Además, en fases iniciales, la percepción de los síntomas puede ser muy leve y suelen pasar desapercibidos, lo que dificulta su diagnóstico. Por tanto, la mielina o, mejor dicho, la desaparición de la misma, es una de las claves de esta patología; aunque a día de hoy aún se desconoce la causa de la pérdida de esta substancia.

¿Cómo evoluciona la enfermedad?

La heterogeneidad que caracteriza a la EM también puede verse en que presenta hasta tres fases diferentes. La primera y más frecuente es la denominada remitente recurrente. Supone un 85-90% de los casos y se manifiesta en brotes temporales de deficiencias neurológicas, que remiten al poco tiempo totalmente, aunque a veces dejan secuelas de discapacidad en los pacientes.

La siguiente forma (remitente progresiva) puede aparecer entre 8 y 20 años después de la manifestación del primer brote, y puede desencadenarse tras un brote temporal. En esta fase, explican las investigadoras, “se produce una acumulación de discapacidad neurológica progresiva, sin que haya brotes”. Por último, hay otra variedad clínica, la primaria progresiva, que afecta a un 10-15% de los pacientes. En este caso, desde el principio de la enfermedad aparece discapacidad neurológica y se produce un empeoramiento gradual desde los primeros síntomas.

¿Cómo puede diagnosticarse la enfermedad?

Mestre y Guaza explican que los avances tecnológicos y metodológicos han ayudado mucho al diagnóstico. Un ejemplo es el desarrollo de la resonancia magnética, que ha facilitado la detección de lesiones desmielinizantes. Además, se han incluido en los criterios diagnósticos elementos radiológicos y de análisis de líquido cefalorraquídeo, que protege la parte interna del cerebro. De esta forma, se consigue una mayor especificidad y un diagnóstico y tratamiento más temprano. Sin embargo, las investigadoras inciden en la necesidad de evaluar la actividad y la progresión de la enfermedad. La progresión de la EM se define “como el empeoramiento de más de un punto en la escala de discapacidad neurológica de Kurtzke que se mantiene durante al menos seis meses”, apuntan.

En la EM se produce la pérdida de la mielina de los axones / Freepik

¿Su origen es genético o ambiental?

Un posible origen de la enfermedad podría estar en el resultado de mutaciones genéticas en la población escandinava durante el primer milenio que, posteriormente, se expandieron por las migraciones de la descendencia y las invasiones vikingas. Esta teoría, no demostrada de forma concluyente, explicaría la mayor prevalencia de la EM en países poblados por descendientes escandinavos (Islandia, Reino Unido, Canadá, Australia y Nueva Zelanda).

Al margen de esta hipótesis, sí es posible afirmar que la EM no es una enfermedad hereditaria, aunque existe evidencia científica de que, al comparar a los pacientes con personas sanas, presentan diferencias en genes relacionados con los mecanismos reguladores de la respuesta inmune, entre otros. La genética es por tanto un factor relevante pero no suficiente para explicar la causa de la enfermedad, ya que también entran en juego factores ambientales.

Las investigadoras señalan algunos de estos factores, como el déficit de vitamina D. Diferentes estudios han demostrado que individuos con niveles altos de esta vitamina disminuían el riesgo de desarrollar EM. La obtención de vitamina D está relacionada con la exposición a la luz solar, por lo que esta circunstancia podría determinar la distribución irregular de la enfermedad según la zona geográfica, ya que es más común en latitudes altas y muy escasa en regiones cercanas al trópico.

Otros factores de riesgo, como el consumo de tabaco o los procesos infecciosos, pueden afectar al desarrollo y evolución de la patología, así como la obesidad en edades tempranas y la ingesta de sal. También la microbiota intestinal ha cobrado protagonismo en los últimos años en este sentido: al ser clave en el entrenamiento del sistema inmunitario para discriminar lo propio de lo extraño, puede influir en el desarrollo de una patología autoinmune como esta.

¿Se puede curar?

Las autoras señalan que, por el momento, no existe una cura definitiva, aunque son optimistas, ya que en los últimos años han surgido “nuevos tratamientos farmacológicos modificadores de la enfermedad que han logrado reducir la frecuencia e intensidad de los brotes, prevenir la aparición de nuevas lesiones o retrasar y disminuir la discapacidad contraída”.

Un total de 15 compuestos, aprobados por la Agencia Europea del Medicamento, han demostrado su eficacia, pero “hay que tener siempre en cuenta el beneficio/riesgo para cada persona, así como la influencia del tratamiento en la vida cotidiana del paciente”, precisan. Como complemento a la terapia farmacológica, proponen la fisioterapia, el ejercicio físico, el acompañamiento psicológico o una correcta alimentación para la mejora funcional de las actividades desarrolladas por los pacientes y de su estado de ánimo.

A pesar de la investigación desarrollada en torno a la EM desde su descubrimiento en el siglo XIX, este ámbito de estudio aún presenta muchos interrogantes. Para mejorar el tratamiento y calidad de vida de los pacientes en el futuro serán claves el diagnóstico temprano, asociado a tecnologías como la genómica y al manejo del big data, y la medicina regenerativa con terapia celular.

 

* Leyre Mestre y Carmen Guaza son investigadoras del CSIC en el Instituto Cajal y autoras de La esclerosis múltiple, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

¿Qué ocurre en un cerebro esquizofrénico?

Por Jesús Ávila (CSIC)*

En el mundo hay aproximadamente 25 millones de personas con esquizofrenia, un trastorno cuya edad media de aparición se sitúa en torno a los 25 años.

El término ‘esquizofrenia’ es la combinación de dos pala­bras griegas, schizo (dividir) y phrenos (mente), y se refiere a un trastorno en el que la división de funciones mentales da lugar a un comportamien­to social anómalo, pues el paciente confunde lo que es real con lo imaginario. La persona afectada puede sufrir alucinaciones, fundamentalmente auditivas, que pueden derivar en un estado de psicosis, es decir, en la pérdida temporal del contacto con la realidad. En muchos casos, la esquizofrenia se asocia también a estados de depresión y de ansiedad o a una capacidad reducida para sentir placer. Además, los pacientes suelen tener problemas de interacción social y profe­sional.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

Aunque en la esquizofrenia la mente cambia una situación real por otra ficticia, lo cual implica un funcionamiento de la mente fuera de ‘lo normal’, existen casos de personajes geniales que han sufrido esta enfermedad. Este es el caso de Van Gogh, que pintaba con colores que podían mejorar la misma naturaleza; de Edgar Allan Poe, cuyos relatos imaginarios exageraban (pero casi perfeccionaban) la realidad; o de otro paciente de esquizofrenia, John Nash, que obtuvo el Nobel de Economía en 1994 por el enfoque distinto que supo dar a los hechos.

A finales del siglo XIX y principios del XX había gran interés en Alemania por conocer las causas de la(s) demencia(s). Fundamentalmente, en el laboratorio del doctor Kraepelin, en Baviera, se buscaban causas de demencia diferentes a la provocada por la bacteria T-pallidum, que daba lugar a la neurosífilis, un tipo de demencia (infecciosa) bastante prevalente en aquellos tiempos. Así, buscando otros orígenes para la demencia, fue Kraepelin, que más tarde sería mentor de Alois Alzheimer, quien describió la esquizofrenia como demencia precoz. También fue quien realizó una clara distinción entre esquizofrenia y trastorno bipolar.

El cerebro esquizofrénico

Las causas de este trastorno todavía se desconocen con exactitud. En cualquier caso, en la esquizofrenia aparecen algunas áreas cerebrales afectadas, como el nucleus accumbens, en donde una alta cantidad de secreción de dopamina puede dar lugar a alucina­ciones. Dado que la esquizofrenia va acompañada, a veces, con alucinaciones, un posible mecanismo para la aparición de las mismas podría estar basado en cambios en la transmisión dopaminérgica. Dicha transmisión depende de la dopamina y de los receptores celulares a los que asocia. Se ha sugerido que, en la esquizofrenia, la cantidad o la presencia de variantes de estos receptores dopaminérgicos puedan tener una función en el desarrollo de la patología.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Recientemente, además, se ha señalado que una elevación anormal de un tipo específico de receptores de dopamina (DRD2) en regiones del tálamo puede estar relacionada con las alucinaciones audi­tivas. De hecho, muchos estudios apuntan a una variante del gen que expresa dichos receptores DRD2 como un importante factor de riesgo.

Otra área afectada es la corteza prefrontal, donde tiene lugar una deficiente secreción de dopa­mina, la cual se ha relacionado con los problemas de an­siedad o con la aparición, en ocasiones, de conductas violentas o de desarraigo social. Aun­que no muy específica de esta enfermedad, otra posible característica son los niveles elevados de homocisteína. Se cree que este aminoácido puede interac­cionar con determinados receptores de glutamato (receptores tipo NMDA) y provocar estrés oxidativo, es decir, un desequilibrio entre la producción y la eliminación de especies reactivas del oxígeno o radicales libres, y muerte neuronal. Es un hecho constatado que la esquizofrenia comparte con las demencias seniles la pérdida de comunicación neuronal (sinapsis), que puede observarse parcialmente por la pérdida de espinas dendríticas.

En busca de las causas

Respecto a las causas de la esquizofrenia, es posible que en algunos casos tenga un origen familiar. Es lo que ocurre con el gen implicado en la expresión de DRD2 y, posiblemente, en una familia escocesa en la que se ha encontrado una baja expresión de un gen –provocada por una translocación entre los cromosomas 1 y 11– denominada DISC-1 (disrupted in schizo­phrenia 1) y que puede inducir a la aparición del trastorno. Eso sí, aunque el nombre del gen se ha relacionado con la esquizofrenia, algunos portadores de la translocación pueden su­frir otros problemas como, por ejemplo, la enfermedad maníaco-depresiva.

 

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Por otro lado, además de los factores genéticos, se cree que el modo de vida durante el desarrollo de una persona puede afectar a la aparición de la enferme­dad. Así, se ha señalado que un defecto en la cantidad de vitamina D en la infancia o problemas de nutrición durante el desarrollo fetal pueden suponer riesgos para padecer esquizofrenia cuando se llega a la edad adulta.

 

* Jesús Ávila es neurocientífico y profesor de investigación en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” del CSIC (centro del que fue director), además de autor del libro La demencia’ de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

 

¿En qué se diferencian los probióticos de los prebióticos?

Por Carmen Peláez, Teresa Requena y Mar Gulis (CSIC)*

Con frecuencia nos encontramos en el mercado productos que contienen probióticos o prebióticos, o bien una combinación de ambos. Su creciente comercialización en alimentos y en productos farmacéuticos y de parafarma­cia hace que estos compuestos nos parezcan muy saludables, pero lo cierto es que muchas veces no sabemos distinguirlos ni cuáles son sus propiedades. En este texto vamos a explicar en qué consisten, en qué se diferencian y qué beneficios pueden tener los probióticos y los prebióticos para nuestra microbiota intestinal y, por tanto, para nuestro organismo.

El colon: uno de los ecosistemas más densamente poblados de la Tierra

Si bien la microbiota se aloja en diferentes partes del cuerpo (en la piel, la boca, la cavidad genitourinaria…), el tracto intestinal es la región que contiene la comunidad microbiana más numerosa, densa y diversa del cuerpo humano. En concreto, la microbiota intestinal está compuesta por billones de microorganismos, de los que una gran mayoría son bacterias.

El colon posee características fisiológicas y un constante aporte de nutrientes que lo convierten en un eficiente reactor biológico. Gracias a ello, este órgano forma uno de los ecosistemas más densamente poblados de la Tierra, en el que se desarrolla una microbiota que interviene en numerosas funciones fisiológicas del organismo.

Algunas enfermedades están asociadas con desequilibrios en la microbiota intestinal, que interviene en numerosas funciones de organismo.

Es fácil deducir que semejante cantidad y diversidad microbiana ejerce importantes funciones en nuestro cuerpo y que, por tanto, sus desequilibrios podrían causar diversos desajustes en nuestra salud. Algunas alteraciones de la microbiota intestinal, como la reducción de diversidad, la excesiva proliferación de patobiontes (patógenos oportunistas) o la reducción de la producción de ácidos grasos de cadena corta o de bac­terias con propiedades antiinflamatorias, están asociadas con algunas enfermedades, tanto infecciosas como no transmisibles. Aunque no se ha demos­trado que las alteraciones de la microbiota, conocidas como disbiosis, sean la causa de patologías, cada vez resulta más evidente la importancia de emplear estrategias que modulen la composición y/o la funcionalidad de la microbiota intestinal. Entre ellas, las estrategias más estudiadas son tres: la utilización de microorganismos probióticos, el consumo de compuestos prebióticos y los trasplantes fecales. En esta entrada del blog nos centraremos en las dos primeras.

Probióticos

Según una definición ampliamente aceptada por la co­munidad científica, los probióticos son microor­ganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, proporcionan un beneficio para la salud del or­ganismo. La diferencia con las bacterias mutualistas del tracto gastrointestinal (aquellas que en su relación con un organismo proporcionan un beneficio mutuo) es que son microorganismos que se han aislado y cultivado, y que existen evidencias científicas y clínicas sobre su capacidad para aportar un beneficio para la salud.

Se considera que este beneficio es gene­ral en algunas especies de bacterias que pertenecen a los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus. Son especies con las que se han realizado numerosos ensayos clínicos que demuestran su potencial para mejorar ciertas condiciones intestinales y ejercer una modulación inmunológica. Los efectos saludables se han demostrado frente a la diarrea infecciosa, la asociada al tratamiento con antibióticos o el síndrome de intestino irritable, así como con la mejora del tránsito intestinal. Los mecanismos por los que los probióticos mejo­ran la salud gastrointestinal se relacionan con la produc­ción de compuestos antimicrobianos, vitaminas, nutrientes esenciales o mecanismos de defensa y competición frente a patógenos y la interacción con el sistema inmune.

Alimentos como el yogur o el queso cuentan con bacterias que favorecen una adecuada microbiota intestinal.

Alimentos como el yogur o el queso cuentan con bacterias que favorecen una adecuada microbiota intestinal.

Aunque la mayoría de los probióticos no se ins­talan permanentemente en el intestino, parece que ejercen un efecto saludable durante su tránsito. El beneficio está asociado a su funcionali­dad, que podría contribuir a restablecer un equilibrio micro­biológico intestinal saludable. Por otra parte, no exis­ten datos de efectos adversos por su consumo, aunque siempre es recomendable consultar antes con los profesionales sanitarios.

Hay especies de lactobacilos y bifidobacterias, en las que se incluyen muchos probióticos, que están presentes en alimentos como el yogur, el kéfir o el queso, así como en otro tipo de alimentos fermentados, como el chucrut, las aceitunas o el kimchi. Sin embargo, el creciente interés científico, clínico y comercial sobre los probióticos ha generado un esce­nario en el que proliferan multitud de productos que se denominan probióticos, pero todavía resulta difícil para consumidores y profesionales sa­nitarios separar la paja del grano.

No todos los productos etiquetados como probióticos responden a la definición y en algunos no existe ningún dato que identifique a las bacterias que contiene, la cantidad en que se encuentran y la evidencia que respalda el beneficio para la salud. Es fundamental conocer la composición de cada producto y contar con información fiable y contrastada de la acción de estos microorganismos sobre nuestra salud. También es importante conocer los mecanismos y las características que explican los beneficios de cada probiótico.

Prebióticos

A diferencia de los probióticos (microorganismos vivos), los prebióticos son componentes de los alimentos, no digestibles, que están presen­tes de forma natural o añadidos. Por decirlo de un modo muy sencillo, los prebióticos serían el “alimento” de las bacterias beneficiosas (probióticos). Por ello, también pueden contribuir a restablecer la diversidad bacte­riana y riqueza genética que se ve empobrecida en ciertas condiciones patológicas, como obesidad, enfermedades inflamatorias intestinales, etc.

Los prebióticos son sustratos utilizados selectivamente por microorganismos del hospedador que le confieren un efecto beneficioso para la salud. En el tracto intestinal, sirven como sustrato de crecimiento para la microbiota resi­dente en el intestino y, de este modo, promueven cambios de composición o metabólicos que se consideran beneficiosos. Se trata fun­damentalmente de carbohidratos que favorecen una po­blación microbiana intestinal sacarolítica, que a su vez aumenta la formación de ácidos grasos de cadena corta que proporcionan múltiples beneficios metabólicos. En algunos casos son suministrados con probióticos, denominándose simbiótico al conjunto.

Los alimentos ricos en fibra son los que nos aportan más componentes prebióticos.

Los alimentos ricos en fibra son los que nos aportan más componentes prebióticos.

Los alimentos que nos aportan más componentes prebióticos son los ricos en fibra, como las frutas, las verduras, las legumbres o los cereales integrales. Curiosamente, el primer prebiótico natural de consumo humano está constituido por los oligosacáridos que se ingieren con la leche materna. Estos compuestos favorecen el desarrollo de bacterias beneficiosas como las bifidobacterias, y a la vez aumentan la resistencia a la invasión por patógenos. Por ello, una línea de investigación y desarrollo comercial actual consiste en incluir, en la fórmula de leches maternizadas, oligosacáridos equivalentes a los presentes en leche humana (que prácticamente no existen en la leche de vaca).

¿Te ha quedado algo más claro qué son los probióticos y los prebióticos y en qué se diferencian? Conocer estos componentes beneficiosos para nuestra microbiota intestinal nos ayudará a valorar lo que ingerimos.

 

* Carmen Peláez y Teresa Requena son investigadoras del CSIC en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) y autoras de La microbiota intestinal, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

¿Existen los virus ‘buenos’?

Por Mar Gulis (CSIC)

La respuesta es sí. Entre los 5.000 virus descritos por la comunidad científica, hay algunos devastadores para el ser humano como el SARS-CoV-2, causante de la pandemia que vivimos desde hace meses, pero también existen otros que pueden ser beneficiosos para nuestra salud. Los bacteriófagos (fagos) pertenecen a este segundo grupo y se perfilan como la solución contra las bacterias resistentes a los antibióticos, que cada año causan 33.000 muertes en la Unión Europea y 700.000 en todo el mundo.

Ejemplares de bacteriófago phiA72 de ‘Staphylococcus aureus’ aislados en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA-CSIC). / Pilar García

Como cualquier otro agente vírico, los fagos son parásitos intracelulares que necesitan infectar una célula, en este caso una bacteria, para multiplicarse en su interior, pero, a diferencia de otros virus, resultan totalmente inocuos para humanos, otros animales, plantas y el medioambiente (en este vídeo puedes ver cómo se comportan). Si los comparamos con los antibióticos disponibles –muchos incapaces de eliminar las infecciones provocadas por bacterias– tienen otras ventajas. “Son muy específicos, por lo que solo eliminan el patógeno de interés, mientras que los antibióticos suelen ser de amplio espectro; infectan por igual bacterias resistentes y bacterias sensibles a los antibióticos; y se pueden autorreplicar”, explican Lucía Fernández, Diana Gutiérrez, Ana Rodríguez y Pilar García, investigadoras del CSIC en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA) y autoras de Los bacteriófagos. Los virus que combaten infecciones (CSIC-Catarata). Además, añaden, “la infección de la bacteria por parte del fago produce más fagos, con lo que la capacidad antimicrobiana aumenta, al contrario de lo que sucede con los antibióticos, cuya dosis efectiva disminuye a lo largo del tiempo”.

Invisibilizados por los antibióticos

Los antibióticos y los bacteriófagos tienen historias paralelas. Ambos se descubrieron a principios del siglo XX, pero su devenir ha sido totalmente distinto. En 1917 el microbiólogo Félix d’Herelle observó cómo cultivos bacterianos que crecían en un medio líquido desaparecían de la noche a la mañana si se les añadía agua residual filtrada, lo que solo se podía interpretar como consecuencia de un virus filtrable, parásito de las bacterias. Félix d’Herelle llamó bacteriófagos (comedores de bacterias) a estos virus, y tanto él como otros microbiólogos llegaron a supervisar la comercialización de productos fágicos para uso clínico en los años 20. Incluso la compañía estadounidense Lilly puso en el mercado compuestos basados en bacteriófagos. Sin embargo, su potencial terapéutico quedó relegado en favor de los antibióticos.

Una década más tarde, en el año 1928, el doctor Alexander Fleming realizó uno de los descubrimientos más importantes del siglo: la penicilina. Algunos años después comenzó a producirse a gran escala y fue utilizada a nivel mundial para el tratamiento de infecciones humanas y animales. Más adelante, en los años cuarenta y cincuenta, tuvo lugar lo que se conoce como edad de oro de los antibióticos, durante la cual se llevó a cabo el descubrimiento de todos los antibióticos conocidos y utilizados hasta la fecha.

Este comienzo y desarrollo estelar tiene un final un tanto fatídico, debido a su pérdida de eficacia. “A pesar de la euforia inicial, poco tiempo después se comprobó que las bacterias pueden evolucionar y adquirir diversos mecanismos de resistencia a estos compuestos”, señalan las autoras. Este proceso de selección natural se ha visto incrementado por el uso abusivo de los antibióticos, de manera que la resistencia a antimicrobianos se ha convertido en un problema de nivel global. “Según estudios realizados por la OMS, se prevé que en el año 2050 las bacterias multirresistentes serán la principal causa de muerte de la población humana”, agregan.

Mientras tanto, ¿qué sucedió con los bacteriófagos? Las investigadoras explican en su libro un hecho poco conocido. “Independientemente del abandono del uso terapéutico de los bacteriófagos en Occidente, varios grupos de investigación de países de Europa del Este continuaron con esta línea de trabajo, debido sobre todo a la baja disponibilidad de antibióticos y a su alto precio”. De hecho, el uso hospitalario de los fagos se ha mantenido en Polonia, Rusia y antiguas repúblicas soviéticas como Georgia, donde se encuentra el Instituto Eliava, fundado en 1923 y considerado actualmente el centro de referencia mundial en la aplicación clínica de fagos.

Morfología de los bacteriófagos. A: representación esquemática de la morfología de un bacteriófago. B: microfotografías electrónicas de distintos bacteriófagos aislados en los laboratorios del IPLA-CSIC. / Diana Gutiérrez

Así, la terapia fágica no es un tratamiento nada novedoso, y ahora parece resurgir entre la comunidad científica occidental. Las científicas del IPLA así lo confirman: “entre los años 1987-2000 se obtuvieron resultados muy satisfactorios que demuestran la gran eficacia de los bacteriófagos en comparación con los antibióticos. A partir de ese momento, numerosos grupos de investigación han encaminado su trabajo hacia este campo, utilizando fagos de forma individual, como cócteles o en combinación con otros agentes antimicrobianos (antibióticos o desinfectantes) para la eliminación de las bacterias patógenas”.

En Occidente, el tratamiento de infecciones con fagos queda restringido a pacientes individuales, y solo con un uso compasivo, es decir, cuando no existen otras posibilidades para salvarles la vida o simplemente para aliviar su sufrimiento. No obstante, “a pesar de la falta de una regulación clara, se están llevando a cabo varios ensayos clínicos en diferentes países con resultados prometedores”, indican las biólogas.

Biocidas y desinfectantes

Además de la terapia fágica en humanos, estos virus presentan un amplio abanico de aplicaciones. En el ámbito de la veterinaria, la investigación se orienta al “uso de fagos como agentes profilácticos y terapéuticos en animales de granja, principalmente para tratar bacterias patógenas en pollos y cerdos”. Ya se aplican en algunos países como en EEUU como alternativa ‘amigable’ desde el punto de vista medioambiental a algunos de los productos fitosanitarios. Además, el hecho de que los fagos se aíslen de distintas fuentes naturales permite que sean registrados como biopesticidas y así ser utilizados en agricultura ecológica.

Bacteriófago phiIPLA-C1C de ‘Staphylococcus epidermidis’ aislado en el IPLA-CSIC. / Pilar García

El sector de la seguridad alimentaria también es prometedor para el empleo de los bacteriófagos, ya que “pueden servir como bioconservantes de alimentos, como desinfectantes de instalaciones industriales o incluso en el desarrollo de sistemas de identificación de contaminación bacteriana en los alimentos. De esta forma, se abarca cada etapa de elaboración del producto”, resumen las científicas del CSIC.

Una vez detectadas sus potencialidades, hay todo un campo de trabajo por delante para el aislamiento, la caracterización y la producción de fagos a gran escala. “En la actualidad se están diseñando métodos adecuados de producción y purificación para facilitar y abaratar su comercialización”, precisan las investigadoras.

Los requerimientos legales para la administración de productos fágicos también son otro paso imprescindible dentro del largo proceso que ha de recorrer todo compuesto antes de incorporarse al vademécum de medicamentos. En este ámbito hay diferencias notables entre los países donde existe una legislación específica para la terapia con fagos, como Polonia o Georgia, y otros países europeos donde solo se permite su uso compasivo. A este respecto, las investigadoras son optimistas: “en la práctica clínica existen aún esperanzas de que esta nueva estrategia de tratamiento de enfermedades infecciosas pueda llegar a tiempo para resolver la crisis actual. Algunos de los puntos clave que es preciso reforzar son el apoyo a la investigación básica y a los ensayos clínicos, así como una mayor interacción entre empresas biotecnológicas, farmacéuticas, centros de investigación y autoridades sanitarias”, concluyen.

 

Bacterias en nuestro cuerpo: ¿dónde se aloja la microbiota humana?

Por Carmen Peláez y Teresa Requena (CSIC)*

La inscripción “Conócete a ti mismo”, grabada en el frontispicio del templo griego de Apolo en Delfos, ya indicaba que el conocimiento de lo absoluto comienza por el conocimiento de uno o una misma. Si nos preguntamos ¿qué somos realmente?, y nos ceñimos exclusivamente al pragmático método científico de describir lo que podemos experimentar, podríamos empezar tratando de contestar a la siguiente cuestión: ¿de qué se compone nuestro cuerpo?

Teniendo en cuenta que nuestro organismo está formado tanto de células humanas (organizadas en tejidos, órganos y sistemas) como de células microbianas, podría decirse que ‘somos’ toda esa amalgama de células humanas más la microbiota. En ese ‘somos’ las células microbianas serían ‘los otros’, haciendo un paralelismo con la película de Alejandro Amenábar. Solo que en este caso esos otros, aunque no los vemos, también están vivos y forman parte de ‘nosotros’, pues convivimos en un mismo escenario que es nuestro cuerpo. Si queremos conocernos debemos considerar la presencia de esos otros y la influencia que ejercen en el contexto de nuestra inevitable convivencia. A la unidad que forman la microbiota y las células humanas, y que interactúa como una entidad ecológica y evolutiva, se la denomina holobionte humano.

Considerado como holobionte, el ser humano es un ecosistema formado por millones de microorganismos, entre los cuales se da una relación simbiótica. / Gerd Altmann - Pixabay

Considerado como holobionte, el ser humano es un ecosistema formado por billones de células humanas y de microorganismos, entre los cuales se da una relación simbiótica. / Gerd Altmann – Pixabay

Se ha llegado a afirmar que la microbiota humana puede alcanzar alrededor de 100 billones de bacterias, un número que podría superar en 10 veces al de nuestras propias células. No obstante, estas cantidades se están reconsiderando y las estimaciones más recientes indican que nuestro organismo está compuesto por 30 billones de células y que el número de células bacterianas, sin ser constante –ya que se evacúa cierta cantidad del intestino de manera regular–, sería similar. Es decir, los cálculos recientes estiman que tendríamos, más o menos, el mismo número de células humanas que de bacterias. En cualquier caso, lo que está claro es que la población de bacterias del holobionte humano es extraordinariamente numerosa.

Las bacterias de la microbiota que se reparten por nuestro cuerpo presentan una estructura filogenética muy particular que se asemeja a un gran árbol con pocas ramas principales que, a su vez, se dividen en numerosos brazos. Las ramas principales serían los órdenes o filos, que en el cuerpo humano están representados principalmente por 5 de los más de 100 que existen en la naturaleza: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria y Verrucomicrobia. Veamos en qué partes del cuerpo se alojan estos diferentes tipos de bacterias.

Un recorrido por las partes del cuerpo donde se aloja la microbiota humana

La piel está recubierta de microorganismos, aunque de diferente modo según las zonas: en las partes más secas, como brazos y piernas, el número es bajo. Pero en los poros, los folículos pilosos, las axilas o los pliegues de la nariz y las orejas, donde hay más humedad y nutrientes, su número es mayor y su composición, diferente. Las manos se caracterizan por tener la microbiota más diversa y más variable. El filo que predomina en las diferentes regiones de la piel es Actinobacteria, como corinebacterias y cutibacterias, y también los filos Firmicutes y Bacteroidetes, representados por Staphylococcus epidermidis. Esta especie es la más abundante en la piel, participa en la regulación del pH y, entre otras cosas, compite con el patógeno Staphylococcus aureus e impide su asentamiento.

La cavidad oral, puerta de entrada al aparato digestivo, es una de las regiones del cuerpo con mayor abundancia y diversidad de microorganismos. La microbiota se reparte de manera diferente entre la saliva, la lengua, los dientes, las mejillas y las encías, y contribuye a mantener el equilibrio necesario para la salud oral. Si este equilibrio se rompe, la microbiota oral puede ser responsable de la caries dental y de infecciones como la periodontitis.

La cavidad genitourinaria femenina, particularmente la vagina, también está habitada por una microbiota abundante, que durante la etapa reproductiva está dominada por lactobacilos. Estas bacterias constituyen una barrera eficaz frente a la invasión por patógenos bacterianos y fúngicos. En la infancia y tras la menopausia, la microbiota de esta zona se asemeja más a la de la piel y la región anal.

La Escherichia coli es una de las muchas especies de bacterias que pueblan el tracto intestinal humano. / Gerd Altmann -Pixabay

La ‘Escherichia coli’ es una de las muchas especies de bacterias que pueblan el tracto intestinal humano. / Gerd Altmann – Pixabay

Pero es el tracto intestinal la región que contiene la comunidad microbiana más numerosa, densa y diversa del cuerpo humano. El colon posee características fisiológicas y un constante aporte de nutrientes que lo convierten en un eficiente reactor biológico donde puede desarrollarse una microbiota que interviene en numerosas funciones fisiológicas del organismo. Solo los Firmicutes y Bacteroidetes, dos de los cinco filos que comentábamos anteriormente, representan el 90% del ecosistema intestinal y son los mayoritarios en los seres humanos, aunque los géneros que los componen aparecen representados de forma diferente entre los individuos.

Se han identificado más de 1.000 especies distintas en la microbiota intestinal humana, aunque no todas están presentes en todos los individuos. Según Rob Knight, de la Universidad de Colorado, la probabilidad de que una bacteria intestinal procedente de un individuo sea de diferente especie que la obtenida de otro es superior al 90%, lo que indica una alta variabilidad interindividual. Por tanto, la diversidad bacteriana intestinal podría representar un carácter distintivo: una huella microbiana identificativa de cada individuo. Esta diversidad de especies dificulta que se pueda establecer un núcleo taxonómico universal compuesto por un conjunto consistente de especies presentes en la microbiota intestinal humana. También dificulta la descripción de lo que llamaríamos una microbiota normal o saludable. Aún más, la microbiota es muy diferente según la etapa de la vida en que nos encontremos. Sin embargo, sí hay evidencias de los beneficios para la salud que conlleva mantener una microbiota abundante y diversa. Nos adentraremos en ello en un próximo texto del blog.

 

* Carmen Peláez y Teresa Requena son investigadoras del CSIC en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) y autoras de La microbiota intestinal, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

El negocio de los datos personales en internet: cuando el producto eres tú

Por David Gómez-Ullate Oteiza (CSIC)*

En la era de internet nos hemos acostumbrado a que muchas cosas sean gratis: la información de los diarios, los navegadores GPS, los gestores de correo… Nadie puede resistirse a la atracción de lo gratuito. Uno se pregunta, sin embargo, dónde está el producto detrás de tanta gratuidad: ¿cómo ganan dinero estas grandes compañías? Y aquí viene a la cabeza la frase del mítico jugador de póquer Amarillo Slim: “Mira a tu alrededor, si no sabes identificar al pardillo en la mesa, entonces el pardillo eres tú”. En internet, cuando no sabes cuál es el producto, entonces el producto eres tú. Para Google, Facebook y el resto de gigantes de internet no somos usuarios, sino productos: los destinatarios de sus campañas de publicidad.

Así pues, el modelo de negocio es un intercambio en el que nos ofrecen un gestor de correo electrónico con grandes capacidades, una plataforma para conversar con amigos o para encontrar a antiguos compañeros de clase, un navegador GPS para no perdernos en la ciudad, una carpeta en la nube para almacenar nuestros ficheros… Todo ello a cambio de recopilar una cantidad de datos tan inmensa que probablemente hace que Google nos conozca mejor que nosotros mismos: qué coche te quieres comprar, dónde vas a ir de vacaciones, cuántos hijos tienes, qué camino tomas para ir a trabajar, a quién vas a votar, cómo te sientes hoy, esa pasión oculta que no has confesado a nadie pero has buscado en internet, a qué hora te acuestas y con quién, etc.

Big data

/Wikimedia Commons

Con esta ingente cantidad de datos, la publicidad digital presume de su precisión, al impactar a la persona escogida en el lugar idóneo y el momento adecuado, frente a los anuncios tradicionales en televisión, por ejemplo, que solo permiten segmentar el público objetivo por franja horaria o asociado a ciertos programas. De hecho, cada vez que cargamos la página de nuestro diario favorito para leer las noticias del día, el correspondiente banner publicitario que vemos depende de una compleja subasta (RTB, Real Time Bidding) en la que distintos algoritmos pujan por mostrarnos su anuncio en función de cuánto piensen que nuestro perfil se adapta al producto que desean vender. Todo esto ocurre en la fracción de segundo que tarda el navegador en cargar la página; obviamente, estos algoritmos emplean toda la información que puedan adquirir sobre quién está al otro lado del ordenador para afinar los modelos: más información implica modelos más precisos y, típicamente, mayor rendimiento de la inversión en publicidad.

Así, Google es la mayor agencia de publicidad del mundo. Facebook o Twitter también siguen el mismo modelo de negocio: nos ofrecen una plataforma para que voluntariamente les entreguemos una cantidad inimaginable de datos personales gracias a los cuales pueden afinar campañas de publicidad muy orientadas a su público objetivo.

En la economía digital nadie da duros a cuatro pesetas o, como nos recordaba el Nobel de Economía Milton Friedman: “There ain’t no such a thing as a free lunch (no existen los almuerzos gratis)”. Las principales empresas hoteleras son Airbnb y Booking; no tienen uno solo alojamiento en propiedad. La empresa líder de movilidad es Uber; no posee un solo vehículo. La primera empresa del sector de venta al por menor es Alibaba; no dispone de inventario. La mayor empresa de contenidos digitales es Facebook; no genera su contenido. Todas son empresas de datos. Recopilan, limpian, analizan y desarrollan aplicaciones para poner en contacto productores de servicios con consumidores.

Pero entonces, ¿cuánto deberían valer nuestros datos personales? La pregunta es muy relativa y probablemente tenga dos respuestas bien diferenciadas para la persona que cede los datos y para la que los adquiere. Para el ciudadano o ciudadana media, a tenor del comportamiento observado durante los últimos años, el valor que concedemos a nuestros propios datos es más bien pequeño, pues prácticamente los hemos regalado a cambio de nada a las grandes compañías. Para los gigantes de internet podemos hacer un cálculo sencillo basado en dividir el beneficio del sector publicitario digital en EE UU durante 2016 (83.000 millones de dólares) entre el número de usuarios en el país (280 millones), lo que arrojaría una cifra media de 296 dólares per cápita. Prácticamente nadie en el entorno empresarial duda ya del inmenso valor que tiene la adquisición de datos, aunque la sociedad en su conjunto no sea aún muy consciente de ello.

Privacidad en tiempos de pandemia

Entre 1950 y 1989, la policía política de la RDA articuló métodos de vigilancia que implicaron a 250.000 personas entre empleados e informantes. Para una población de 17 millones suponía un espía por cada 70 habitantes. Con los métodos de supervisión existentes en la actualidad, empleando técnicas de Inteligencia Artificial, tratamiento de imágenes y procesamiento del lenguaje natural, se puede vigilar a miles de millones de ciudadanos con apenas varios miles de empleados.

Big data

/Wikimedia Commons

Aunque cuando una empresa conecta el micrófono de mi móvil no está interesada en lo que digo, solo quiere saber qué canal de televisión estoy mirando o qué estoy pensando en adquirir. Porque una parte importante de la industria publicitaria se basa en pagar por los anuncios en función de la contribución que cada uno haya tenido en conseguir que adquieras el producto. En su jerga, ellos usan el término “conversión”, pero no una conversión a los principios socialistas de la República Democrática de Alemania, sino una conversión para ganar personas adeptas al último coche, tableta o viaje.

En los últimos meses se está produciendo un intenso debate sobre la pertinencia del uso de datos personales para luchar contra la pandemia, lo cual ha puesto en el ojo público muchas de las cuestiones mencionadas arriba. Los datos de geolocalización o los contactos con otras personas se pueden usar para diseñar sistemas más eficientes y dirigidos de contención de la epidemia, aislando sólo personas infectadas y sus contactos, o lanzando alertas en los lugares con mayor probabilidad de infección. Compartir datos clínicos de pacientes permite ampliar la base estadística de los estudios sobre COVID y conocer mejor la enfermedad para mejorar el tratamiento de enfermos o las políticas de salud pública.

Todas estas cuestiones requieren un debate sobre el alcance de dichas medidas, que en cualquier caso debe de ser limitado en el tiempo y no ser usado con fines distintos a los mencionados. Este debate contrasta con la noticia publicada recientemente sobre las denuncias de un empleado de Apple que trabajaba en el programa de transcripción de textos grabados por sus dispositivos, sin ningún consentimiento por parte de los usuarios. Es fundamental que la sociedad sea más consciente del uso y abuso de los datos personales por parte de las grandes corporaciones y participe de manera activa en el debate abierto sobre la gestión de los mismos.

* David Gómez-Ullate Oteiza es investigador en la Universidad de Cádiz y coautor del libro Big data de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).