Baterias, virus, levaduras y otros microorganismos habitan de modo natural en nuestro tracto gastrointestinal, piel, fosas nasales, tracto urogenital, etc, es decir, en los tejidos superficiales en contacto con esos pequeñísimos seres que habitan en el medio ambiente, desde donde acceden a nuestro organismo y se instalan en una relación simbiótica comensal. Es lo que los científicos llaman microbiota normal o microbioma.
Al igual que el genoma contenido en las células humanas, cada individuo, es huésped de un perfil microbiológico único, el cual se ve modificado a lo largo de su vida por el entorno, la dieta, la higiene, el estrés y otros factores que en ocasiones pueden determinar que dicho ecosistema se vea alterado y con ello nuestra salud.
Las investigaciones científicas que vienen realizándose en los últimos años, están demostrando que, curiosamente, a pesar de la grandes diferencias entre individuos en términos de taxonomía bacteriana, el perfil genético funcional expresado por esa comunidad microbiana presenta homologías en personas sanas. Este concepto, parece clave a la hora de definir un ecosistema bacteriano beneficioso para nuestra salud, es decir, el microbioma de un individuo será tanto más “normal” cuanto más se parezca su perfil genético funcional a un estándar. Por ello, conocer y caracterizar su composición es una herramienta de vital importancia para entender parte del funcionamiento de nuestro organismo.
Pero identificar la relación entre la variabilidad de las poblaciones y su influencia entre la salud y la enfermedad no es tarea sencilla. La aparición de nuevas técnicas de secuenciación así como el desarrollo de herramientas bioinformáticas han permitido no solo iniciar la descripción de la composición de la comunidad bacteriana que habita en cada localización, sino también las funciones metabólicas de las que proveen al huésped. Mediante aproximaciones metagenómicas, basadas en el análisis del genoma de los organismos residentes en nuestro organismo, se están estudiando las relaciones entre los integrantes del microbioma y su respuesta ante determinados factores. Para este tipo de análisis, los catálogos de genes de referencia del microbioma humano son cruciales. Mediante estas bibliotecas, los investigadores pueden comparar las lecturas del ADN obtenidas en las muestras e identificar y cuantificar las especies presentes.
Durante los últimos años dos grandes proyectos están descifrando la estructura y funcionalidad de la flora intestinal humana así como su relación con diversas enfermedades. Por una lado, el Proyecto MetaHIT soportado con fondos del 7ª Programa Marco de la Unión Europea, y por otro, el Human Microbiome Project, subvencionado por el National Institute of Health de los
Estados Unidos.
Pero en el último número de Nature Biotechnology y gracias al esfuerzo combinado de más de 25 centros de investigación, se ha publicado un trabajo sobre la elaboración del catálogo de genes de referencia del microbioma humano del intestino más completo hasta la fecha. En él, los investigadores completaron el catálogo MetaHIT, añadiendo 250 muestras europeas más, casi 400 muestras chinas y más de un centenar de muestras americanas. El catálogo incluye casi 10 millones de genes no redundantes y está muy próximo a alcanzar la saturación, es decir, a incluir toda la información sobre la función de los genes del microbioma.
Los análisis muestran diferencias en la microbiota de las diferentes poblaciones en aspectos como el metabolismo de los nutrientes y la detoxificación xenobiótica, que pueden haberse ido modelando con la dieta y el ambiente de dichas poblaciones. La información contenida en el catálogo puede visualizarse en el sitio web del IGC.
Pero, ¿por qué tanto interés por definir los microorganismos que habitan en nuestro tracto digestivo?
El objetivo central del proyecto europeo MetaHIT era establecer asociaciones entre los genes de la microbiota intestinal humana y nuestros estados de salud o enfermedad. En este proyecto se centraron en la enfermedad inflamatoria intestinal (IBD) y en la obesidad, dos desórdenes de importancia creciente en Europa. El cribado funcional en el seno de las técnicas de secuenciación de alto rendimiento consiste en la comparación de los genes derivados de la secuenciación íntegra de la muestra con secuencias que codifican para funciones conocidas. De esta forma es posible aproximarse a las funciones biológicas desempañadas por la comunidad bacteriana. Así se sabe que el amplio catálogo bacteriano descrito codifica proteínas implicadas hasta en 20.000 funciones biológicas. Algunas de ellas, son necesarias para la autonomía bacteriana como las principales rutas metabólicas (metabolismo hidrocarbonado, síntesis de aminoácidos), o la propia expresión génica (ARN y ADN polimerasas, ATP sintetasa). Otros genes codifican para funciones necesarias para la vida de las bacterias dentro del tracto gastrointestinal, es decir proteinas relacionadas con la adhesión a proteínas del huésped (colágeno, fibrinógeno, fibronectina) o el aprovechamiento de azúcares derivados de los glicopéptidos secretados por células epiteliales.
En nuestro intestino residen billones de células microbianas, con las que estamos en permanente interacción. A esta comunidad, constituida por distintos tipos de bacterias, eucariotas y virus se le denomina microbioma y participa en diversas funciones como la obtención de energía, absorción de carbohidratos no digeridos por el sistema digestivo humano o el desarrollo de la inmunidad, teniendo un papel clave en la salud y la enfermedad de los seres humanos. Patologías como la enfermedad inflamatoria intestinal, la diabetes mellitus tipo 2 o colitis pseudomembranosa, etc. han sido asociados a cambios en la composición de la flora gastrointestinal. No obstante, la consistencia entre distintos estudios es aún pobre para algunas de ellas. El hecho de asociación no implica necesariamente causalidad, pudiendo ser estos hallazgos consecuencia de la propia enfermedad. Para establecer un papel etiológicos se precisan estudios de intervención y seguimiento con restauración de la diversidad o composición teóricamente perdidos. Es también necesario resaltar que cualquier aproximación terapéutica que intente devolver un equilibrio perdido ha de realizarse desde una óptica de ecología bacteriana, es decir, tratando de restaurar grupos bacterianos y no cepas aisladas, tal como se ha demostrado en modelos animales.
Este concepto se refuerza con el tratamiento eficaz de trasplante de flora fecal para el tratamiento de colitis pseudomembranosa refractaria. Un estudio reciente llevado a cabo sobre individuos con síndrome metabólico y controlado contra placebo, procedió a la infusión de flora fecal procedente de individuos sanos delgados, y consiguió mejorar el perfil de resistencia insulínica a los pocos días de dicho trasplante. Las implicaciones clínicas de estos cambios precisa de más estudios, aunque es claro que este abordaje emerge como una nueva vía terapéutica, mucho más considerando su posible aplicación en mujeres embarazadas, niños y grupos de riesgo sin los inconvenientes de los antibióticos, o en el caso de resistencia bacteriana a estos en determinadas enfermedades.
Este concepto se refuerza con el tratamiento eficaz de trasplante de flora fecal para el tratamiento de colitis pseudomembranosa refractaria. Un estudio reciente llevado a cabo sobre individuos con síndrome metabólico y controlado contra placebo, procedió a la infusión de flora fecal procedente de individuos sanos delgados, y consiguió mejorar el perfil de resistencia insulínica a los pocos días de dicho trasplante. Las implicaciones clínicas de estos cambios precisa de más estudios, aunque es claro que este abordaje emerge como una nueva vía terapéutica, mucho más considerando su posible aplicación en mujeres embarazadas, niños y grupos de riesgo sin los inconvenientes de los antibióticos, o en el caso de resistencia bacteriana a estos en determinadas enfermedades.
Fuentes:
