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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Entradas etiquetadas como ‘microbiota intestinal’

Especies en peligro de extinción… en tu intestino

*Por Carmen Peláez y Teresa Requena (CSIC)

La pérdida de biodiversidad no afecta solo a los grandes ecosistemas; también estamos perdiendo diversidad en nuestro propio cuerpo, en las especies que pueblan nuestro intestino. Paradójicamente, los notables avances sanitarios y tecnológicos que han experimentado las sociedades industrializadas pueden estar conduciendo a una pérdida de diversidad microbiana intestinal en las sociedades industrializadas, paralela a los aumentos de resistencia a antibióticos o a la incidencia de enfermedades autoinmunes.

El ecosistema microbiano humano está perdiendo especies bacterianas ancestrales que evolucionaron con nosotros desde el principio de los tiempos. Esta pérdida se perpetúa entre generaciones por una menor transferencia en el parto con la práctica de cesáreas, por una menor transmisión horizontal por contacto entre familias cada vez menos numerosas o por una mayor higienización del agua y procesado de alimentos que disminuyen su carga microbiana. La pérdida de esa microbiota ancestral se podría estar viendo reflejada en alteraciones de la fisiología humana y posiblemente en el aumento del riesgo de padecer enfermedades.

‘Helicobacter pylori’: las consecuencias de su progresiva desaparición

Un problema es que muchas de las especies bacterianas que están desapareciendo no son las más abundantes, por lo que su falta puede pasar inadvertida en cuanto al número, pero puede ser muy relevante por la función que realizan. La bacteria Helicobacter pylori es el modelo utilizado por Martin Blaser, especialista en el papel que juegan las bacterias en el organismo humano, para apoyar su ‘hipótesis de las especies en extinción’. Microbiota intestinal

H. pylori se encuentra en el estómago humano y ha evolucionado con él como animal mamífero monogástrico. Las primeras referencias sobre H. pylori indicaban que aparecía de forma bastante extendida en la especie humana, pero hacia los años setenta del siglo XX ya solo estaba presente en el 50% de individuos adultos en países desarrollados y en menos del 6% de los niños y las niñas. Este aspecto es importante porque H. pylori no se adquiere en etapas adultas de la vida. Por otro lado, el análisis de individuos en poblaciones rurales africanas, asiáticas o sudamericanas indica que casi todos los adultos contienen H. pylori. La especie parece estar extinguiéndose en las sociedades industrializadas.

Las causas de la desaparición de la bacteria en el estómago humano se asocian, según Blaser, a las dificultades para transmitirse entre individuos y para persistir en el organismo humano en el entorno de la vida moderna. La transmisión de H. pylori sucede solo entre humanos, por contacto directo alimentario de madres a hijos o por contaminación fecal de alimentos y agua. Estas vías de transmisión son muy frecuentes en países en desarrollo, donde muchas madres alimentan a sus hijos e hijas después del destete masticando los alimentos que ponen en su boca. En países desarrollados donde no existe esta práctica y además existe saneamiento de aguas potables y canalización de las fecales, la transmisión y, por tanto, la incidencia de esta bacteria es mucho menor.

La inflamación causada por H. pylori en el estómago sería consecuencia de la respuesta del sistema inmune a esta bacteria, por lo que de alguna forma estaría estimulando la maduración inmunológica en edades tempranas. Se trata de una respuesta equilibrada y controlada que, por otra parte, ayuda a contrarrestar la acidez estomacal. El hecho de que estemos eliminando la bacteria puede desencadenar alteraciones en ese equilibrio y aparición de acidez y reflujo gastroesofágico, que en última instancia puede causar adenocarcinoma de esófago. Este tipo de cáncer ha aumentado muy rápidamente en los países desarrollados: se ha multiplicado prácticamente por seis en los últimos 30 años. También el aumento de casos de reflujo gastroesofágico se ha asociado a la ausencia de H. pylori en el estómago.

Helicobacter pylori

Helicobacter pylori en biopsia gástrica/ Giemsa Stain.

Aunque son más conocidas las consecuencias negativas de tener esta bacteria, H. pylori supone un caso de anfibiosis, tipo Dr. Jekyll y Mr. Hyde. Con la edad, la presencia de la bacteria aumenta la posibilidad de desarrollar úlcera y a continuación cáncer gástrico, pero a la vez previene el reflujo y el desarrollo de cáncer de esófago. La disminución de la bacteria se ha asociado también con un aumento de asma infantil, rinitis alérgica infantil y eczema o dermatitis atópica. La hipótesis de Blaser es que la presencia de H. pylori ejercería una modulación inmunológica en el individuo, regulando la inflamación y disminuyendo las respuestas alérgicas autoinmunes.

Menos lombrices intestinales

Otros  habitantes tradicionales del ecosistema intestinal humano en peligro de extinción serían las lombrices, que están desapareciendo al mejorar las condiciones de higiene. Este hecho también se relaciona con el incremento de enfermedades de base inmune. A diferencia de las bacterias que causan respuestas inflamatorias enérgicas, la respuesta frente a estos helmintos o gusanos es más suave y está fuertemente regulada. Habitualmente no causan síntomas y tienen un nivel de patogenicidad muy bajo. De hecho, se están empleando experimentalmente en el tratamiento de enfermedades autoinmunes como la esclerosis múltiple y las enfermedades inflamatorias intestinales.

La fortaleza del ecosistema intestinal se apoya en la diversidad de sus especies microbianas, que dependen de los nutrientes no digeridos de la dieta que alcanzan el colon. El descenso en el consumo de fibra en la dieta humana ha reducido la diversidad de la microbiota intestinal: estas bacterias son desaparecidas anónimas. Esta pérdida requiere una atención apremiante para superar la brecha del consumo reducido de fibra y promover dietas saludables. Es un mandato para nuestra salud y, en especial, para la de las futuras generaciones.

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 del CSIC y Los Libros de la Catarata.

¿Influyen nuestras bacterias en la forma en que nos comportamos?

Por Mar Gulis (CSIC)

Imagina un villano que logra controlar la voluntad de la gente mediante la manipulación de su microbiota intestinal, es decir, el conjunto de microorganismos –en su mayoría bacterias– que habitan en nuestro intestino y nos ayudan a digerir los alimentos. Tore Midtvedt, del Instituto Karolinska de Estocolmo, sugirió en clave de humor que éste podría ser el argumento de una novela negra. Cuentan la anécdota Carmen Peláez y Teresa Requena, investigadoras del CSIC, en su libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata). Tal y como señalan en la obra, hoy existe un creciente interés en torno a ese fascinante eje cerebro-intestino-microbiota.

Una parte de la comunidad científica está investigando la relación bidireccional que se da entre la microbiota y el funcionamiento del cerebro o incluso nuestros comportamientos. Se trata de un campo sumamente interesante, pero también muy complejo. La pregunta que espera respuesta es “si podemos conceder a los microorganismos cierto papel como participantes en nuestra inconsciencia”, que a su vez imperceptiblemente puede dictar nuestra conducta, señalan Peláez y Requena.

Las investigadoras recogen en el libro algunos ejemplos de esta tesis. John Cryan y Timothy Dinan, de la Universidad de Cork (Irlanda), sostienen que “las bacterias influyen en nuestro comportamiento alimentario”. Desde esta perspectiva, “la microbiota lanzaría alguna señal al cerebro para informarle de que le aporte tal o cual tipo de nutrientes, que son los que habitualmente ingerimos y a los que se ha adaptado su metabolismo”. Es más, el que nos apetezcan determinados alimentos se debe a la ‘expectativa de recompensa’ (el placer anticipado que nos aporta la elección), algo que depende de los niveles de dopamina en el cerebro. Y precisamente “algunas bacterias como H. pylori modulan la producción de dopamina y, por tanto, los niveles de recompensa. ¿Estaría esta bacteria del estómago diciéndonos qué es lo que nos apetece comer?”, se preguntan las investigadoras.

Helicobacter Pylori es una de las bacterias que habitan en nuestro estómago KGH / Wikipedia

Pero las relaciones entre el cerebro y la microbiota pueden ser más sofisticadas. Algunos autores consideran que esos millones de microorganismos serían capaces de manipular otros comportamientos. Por ejemplo, “influir en nuestro estado de ánimo a través de la serotonina, conocida como hormona de la felicidad, o tener el papel contrario y producir malestar o incluso dolor”. Peláez y Requena aluden a estudios recientes que han vinculado el estrés de los recién nacidos que sufren de cólicos con un desequilibrio intestinal producido por una pérdida de diversidad bacteriana.

Y aún más sorprendente es la siguiente hipótesis que plantean: la posibilidad de que las bacterias puedan manipular los comportamientos sociales, es decir, “nuestras preferencias para relacionarnos incluso sexualmente o para vivir en grupos sociales”. Las investigadoras se refieren a la mosca del vinagre, un insecto que, a la hora de aparearse, parece estar influido por la bacteria Lactobacillus plantarum, ubicada en su tracto intestinal. “Aparentemente esta bacteria produce metabolitos a partir de la fermentación del almidón que ingiere la mosca y que inducen la producción de feromonas, influyendo así en sus preferencias sexuales de apareamiento al solo elegir moscas que también ingieren almidón. Podríamos decir que la bacteria ayuda a la mosca a buscar pareja y, además, una pareja con sus mismos gustos alimentarios”.

Ahora bien, ¿se pueden extrapolar estas teorías a los seres humanos? Según algunos expertos, sí. Concretamente, las investigadoras citan a Michael Lombardo, de la Universidad Grand Valley (EE UU). Este autor defiende que la evolución de los seres vivos invertebrados y vertebrados hacia el comportamiento gregario y social “no ha respondido solo a la necesidad común de defensa, optimización de recursos alimentarios o crianza de la prole. Podría existir también otro factor más sutil como la necesidad de transmisión interindividual de una microbiota beneficiosa que aporta múltiples beneficios”.

Peláez y Requena coinciden en que, teniendo en cuenta los beneficios nutricionales y protectores que la microbiota intestinal nos aporta y la facilidad de transmisión vertical y horizontal en el ámbito familiar y social, estas teorías también pueden ser válidas para la especie humana. No obstante, advierten, “aún hay que profundizar en los mecanismos concretos por los que la microbiota afecta a la salud humana y a nuestro comportamiento”.

La hipótesis de la higiene o por qué la excesiva limpieza perjudica la salud

Por Mar Gulis (CSIC)

Portada del libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata)

Alrededor de un 10-20% de la población infantil mundial sufre dermatitis atópica, un trastorno crónico que suele manifestarse con piel seca, descamada  e irritable y que evoluciona a modo de brotes en los que los síntomas se intensifican. Esta enfermedad también afecta a otros grupos de edad, pero lo llamativo es su aumento en los últimos años y que la mayoría de los afectados se concentra en países industrializados. ¿Qué explica esta mayor prevalencia? Una de las explicaciones se basa en la hipótesis de la higiene, formulada por David Strachan ya en 1989. Este epidemiólogo sugirió que la creciente incidencia de enfermedades autoinmunes, como la dermatitis atópica y algunas alergias, se relacionaba con una exposición cada vez menor a los gérmenes.

En su libro La microbiota intestinal, las investigadoras del CSIC Carmen Peláez y Teresa Requena recogen esta teoría. La premisa es la siguiente: los millones de microorganismos -sobre todo bacterias- que habitan nuestro intestino, la microbiota, son esenciales para mantenernos saludables, pues refuerzan los mecanismos de defensa ante determinadas enfermedades, nos ayudan a digerir alimentos e incluso facilitan el desarrollo neurológico. Pero ¿qué sucede si no adquirimos correctamente esa microbiota o si ésta no es lo suficientemente diversa? Que podemos padecer más fácilmente “enfermedades como la obe­sidad, la inflamación intestinal y los trastornos neurológicos”, explican las investigadoras.

La siguiente pregunta es: ¿Por qué puede darse esa falta de microbiota? Aunque las causas varían en cada individuo, y obviamente la herencia genética es determinante, la hipótesis de la higiene puede ser un factor a considerar. “Los avances sanitarios y las medidas higiénicas de potabilización del agua y procesado alimentario” han reducido la exposición de niñas y niños a los agentes externos e infecciosos. Como consecuencia no se produce “una correcta colonización inicial del intestino por microbiota, que es la encargada de ‘educar’ al sistema inmune para evitar después una hiperreactividad frente a estos agentes externos”, afirman en el libro. Efectivamente, en los países más industrializados “la prevalencia de la dermatitis atópica en niños, al igual que otras enfermedades autoinmunes como la enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes tipo 1 o la esclerosis múltiple, ha aumentado muy rápidamente en comparación con sociedades menos desarrolladas, donde la higienización y los sistemas sanitarios son aún muy escasos o inexistentes”, apuntan. Esto consolidaría la hipótesis de la higiene. Nuestro sistema inmune se forma a través de “un proceso de aprendizaje por prueba y error mediante señales que recibe del entorno”. Si una persona crece y se desarrolla en un ambiente excesivamente limpio y aséptico, su sistema inmune no recibe suficientes señales microbianas.

Los avances sanitarios y las medidas higiénicas han reducido nuestra exposición a agentes microbianos / Wikipedia

En su obra, las investigadoras mencionan a Graham Rook, de la Universidad College de Londres, que propone la siguiente metáfora: cuando nacemos, nuestro sistema inmune es “como un ordenador que no contiene prácticamente datos, con unas estructuras anatómicas a modo de hardware y unos genes evolutivos que actúan como software. El sistema necesita de la exposición microbiana para acumular archivos de memoria que le permitan reconocer y tolerar alérgenos inofensivos, microbiota comensal o sus propias células, y evitar así errores que lleven a ataques inmunes inapropiados”. Por el contrario, “si las señales de ‘amigos tradicionales’ que recibe a través de alimentos, agua o animales domésticos son insuficientes, tendrá más posibilidades de cometer errores” y, por tanto, de que aparezcan enfermedades autoinmunes.  Desde esta perspectiva, los avances sanitarios y tecnológicos que tanto progreso han generado, reflejan también, según Peláez y Requena, “otra contradicción más de nuestra sociedad desarrollada, que provoca cambios muy rápidos que nuestro organismo no ha tenido tiempo de asimilar”.

Bebés con microbios, bebés sanos

Por Miguel Gueimonde (CSIC) *Miguel-Gueimonde

El tracto gastrointestinal humano es el hogar de una comunidad con 100 billones de miembros pertenecientes a cientos de especies de microorganismos diferentes, la llamada microbiota intestinal. Esta gran comunidad, que va cambiando con la edad, no solo reside en nuestro interior, sino que coopera e interacciona con nosotros ejerciendo un papel crítico en nuestro estado de salud y bienestar desde el mismo momento de nacer. El bebé, relativamente poco expuesto al mundo microbiano hasta ese instante, se ve inmerso en un rápido e intenso proceso de colonización microbiana. Este periodo neonatal temprano es el más importante para el desarrollo de la microbiota intestinal, que, a su vez, resulta esencial para la maduración del sistema inmune así como para un desarrollo correcto de la fisiología del individuo.

Recién nacido/Wikimedia commons

Wikimedia commons

En una situación óptima, el bebé comenzará la vida mediante un parto vaginal tras una gestación a término, recibirá leche materna y pasará sus primeros días de vida en el ambiente familiar. Sin embargo, hay situaciones en las que estos factores no se dan y el proceso de establecimiento de la microbiota se ve alterado, por lo que esos niños sufrirán un mayor riesgo de padecer diferentes patologías, como alergias u obesidad.

Un grupo de niños especialmente sensibles son los recién nacidos prematuros: nacen antes de tiempo, con inmadurez intestinal e inmune; frecuentemente reciben alimentación artificial, medicamentos y antibióticos; y pasan sus primeras semanas de vida en el ambiente hospitalario. Numerosas investigaciones prueban que todos esos factores, juntos o por separado, afectan a la microbiota.

Imagen de microbiota de adjulto / IPLA. CSIC

Imagen de microbiota de adulto / IPLA

Hasta hace poco tiempo, la mayor parte de los estudios sobre la composición y función de la microbiota se centraban en individuos adultos. Con el reciente desarrollo y aplicación de las técnicas de secuenciación masiva de ADN se ha conseguido identificar diferencias en el proceso de colonización bacteriana de los niños prematuros en comparación con los recién nacidos a término, de niños nacidos mediante parto vaginal frente a los de cesárea o de niños alimentados con fórmulas infantiles comparados con los que reciben leche materna. Actualmente varias investigaciones profundizan en la identificación de los factores responsables de esas diferencias.

Además, en los últimos años nuestro conocimiento sobre la composición y funciones de la microbiota intestinal se está incrementando a gran velocidad, de forma que podemos intervenir sobre ella con el objetivo de favorecer su correcto desarrollo y/o modularla con fines terapéuticos. Una de las líneas de trabajo en este sentido se basa en identificar las alteraciones específicas presentes en la microbiota de niños prematuros y seleccionar cepas probióticas potencialmente capaces de corregir dichas alteraciones. ¿Y cómo se hace esta investigación? En nuestro grupo usamos modelos de cultivos fecales de heces de prematuros sobre los que ensayamos diferentes cepas, estudiando su efecto sobre la microbiota intestinal. Esto nos permite seleccionar aquellas cepas que inducen cambios en la microbiota del prematuro y contribuyen a que se parezca más a la de niños sanos a término. Esas cepas se pueden aplicar, por ejemplo, en la elaboración de leches de fórmula para restaurar la microbiota de niños prematuros.

Parece pues que la ciencia está contribuyendo a dar un nuevo significado al concepto de ‘cultivar nuestra vida interior’.

* Miguel Gueimonde es investigador y dirige el Departamento de Microbiología y Bioquímica del Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA), del CSIC.