Microbiota intestinal: su papel en la salud y en las enfermedades

La microbiota es el conjunto de microorganismos como bacterias, hongos, arqueas, virus y parásitos que se encuentran en el cuerpo. Estos se pueden clasificar por ser microrganismos comensales, mutualistas y patógenos. En nuestro cuerpo podemos encontrar ecosistemas microbianos complejos. El más complejo, diverso y numeroso es el asociado al aparato digestivo, donde la cantidad de microorganismos es mayor a la del resto del organismo.

Estos microorganismos juegan un papel tanto en la salud como en la enfermedad y esto ha sido objeto de una extensa investigación, estableciendo su participación en el metabolismo humano, la nutrición, la fisiología y la función inmunológica. 

El desequilibrio de la microbiota intestinal normal se ha relacionado con afecciones gastrointestinales como la enfermedad inflamatoria intestinal (EII) y el síndrome del intestino irritable (SII), y manifestaciones sistémicas más amplias de enfermedades como la obesidad, la diabetes tipo 2 (DM2) y la atopia. Si quieres saber más sobre la función de la microbiota en el organismo y su papel en las diferentes patologías, puedes leer más sobre este tema accediendo a este post.

Funciones e importancia de la microbiota

La microbiota intestinal ha pasado de considerarse un comensal acompañante, a considerarse un órgano metabólico, con funciones en la nutrición, la regulación de la inmunidad y la inflamación sistémica. Su desarrollo y composición comienza en el nacimiento, cuando un recién nacido pasa por el canal de parto.

Se dice que los bebes que nacieron por cesárea muestran una cantidad reducida de microorganismos en el intestino al mes en comparación con los que nacieron por vía vaginal, y se cree que la colonización intestinal inicial es fundamental para dar forma a la composición de la microbiota intestinal del adulto.

Los factores externos incluyen la carga microbiana del entorno inmediato, el tipo de dieta y los hábitos alimentarios, además de la composición de la microbiota materna. Adicionalmente, el estrés relacionado con la dieta y la temperatura puede influir en la sucesión de los microorganismos por lo que dentro de los factores internos se incluyen, el pH intestinal, interacciones microbianas, temperatura ambiental, factores fisiológicos como el peristaltismo, ácidos biliares, secreciones del huésped, respuestas inmunitarias, terapia de drogas y receptores mucosos bacterianos.

Nutrición

Dado que la microbiota intestinal codifica una cantidad sustancialmente mayor de genes que su huésped humano, se deduce que puede realizar una variedad de funciones metabólicas que los humanos no pueden realizar o solo pueden realizar de forma limitada. 

Las bacterias intestinales pueden producir una variedad de vitaminas, sintetizar todos los aminoácidos esenciales y no esenciales y o llevar a cabo la biotransformación de la bilis. Una de las funciones más importantes de la microbiota intestinal es poseer enzimas que transforman a los polisacáridos complejos de la dieta (que el intestino humano no puede digerir ni absorber) en monosacáridos y ácidos grasos de cadena corta (AGCC), principalmente acético, propiónico y butírico.

Los dos primeros se absorben a la circulación portal y el tercero es empleado por los colonocitos (células que recubren el intestino grueso) como fuente de energía y los AGCC pueden ser transportados al hígado para ser usados en la síntesis lipídica. De hecho, se estima que las calorías derivadas de esta digestión bacteriana constituyen alrededor del 10% de toda la energía que absorbemos.

Además, el microbioma proporciona las vías bioquímicas vitales para el metabolismo de los carbohidratos no digeribles, que incluyen polisacáridos grandes como almidones resistentes, celulosa, hemicelulosa, pectinas y gomas; algunos oligosacáridos que escapan a la digestión; azúcares y alcoholes no absorbidos de la dieta y mucinas derivadas del huésped.

Protección del huésped y desarrollo del sistema inmunológico

A nivel inmunitario los microrganismos actúan creando un efecto barrera o de exclusión competitiva. Las células huésped en la pared intestinal tienen diferentes sitios de unión que las bacterias patógenas pueden usar para ingresar a las células epiteliales. 

En estudios de laboratorio se puede observar que las bacterias no patógenas compiten por estos sitios de unión en el borde de las células epiteliales intestinales, evitando la unión y posterior entrada de bacterias enteroinvasivas patógenas en las células epiteliales.

El desarrollo del sistema inmunitario de un huésped se ve afectado por interacciones continuas y dinámicas con la microbiota intestinal y sus metabolitos. Las bacterias son parte integral del desarrollo temprano del sistema inmunitario de la mucosa intestinal, tanto en términos de sus componentes físicos como de su función.

Las células del epitelio intestinal evitan la acción de los patógenos enviando señales al sistema inmunitario innato a través de receptores específicos que reconocen y se unen a moléculas específicas asociadas con los microrganismos, que produce una respuesta inmunitaria del huésped y la liberación de péptidos protectores, citocinas y glóbulos blancos.

Esto a su vez da paso a una respuesta protectora a las bacterias comensales, una respuesta inflamatoria a los organismos patógenos o un desencadenante de la muerte celular del huésped.

Por otro lado, la microbiota intestinal también está implicada en la prevención de la alergia en una reacción desproporcionada del sistema inmunitario a antígenos no dañinos. Actualmente hasta se ha planteado que son los microorganismos intestinales quienes estimulan el sistema inmunitario y lo entrenan para que responda proporcionalmente a todos los antígenos. 

Eje microbiota, intestino y cerebro

El eje intestino-cerebro es un sistema de comunicación que integra señalización neural, hormonal e inmunológica entre el intestino y el cerebro, ofreciendo a la microbiota intestinal y sus metabolitos una ruta potencial a través de la cual acceder al cerebro.

Este sistema de comunicación actúa en dos direcciones: la primera es la que permite que el cerebro controle las funciones gastrointestinales, como el peristaltismo y la producción de mucina, y la segunda las funciones inmunitarias.

Algunas investigaciones muestran que el estrés influye en la composición de la microbiota intestinal y que esa doble comunicación entre la microbiota intestinal y el sistema nervioso central influye en la acción al estrés del huésped. 

Microbiota y enfermedades o situaciones especiales

Se han establecido asociaciones entre la microbiota intestinal humana y un número aparentemente cada vez mayor de enfermedades, síndromes y aberraciones funcionales (Figura 1).

Enfermedades digestivas

La causa exacta del síndrome de intestino irritable aún sigue en estudio, y se cree que es multifactorial, ya que tanto los factores genéticos, la disfunción motora del tracto gastrointestinal, la hipersensibilidad visceral, la infección, la inflamación y la inmunidad, así como los factores psicopatológicos, juegan un papel en su desarrollo. 

Junto con estos factores, se cree que la variación en la microbiota intestinal es cómplice de la inflamación intestinal de bajo grado asociada con el síndrome. En el intestino sano, la microbiota intestinal tiene efectos bactericidas directos o puede prevenir la adherencia de bacterias patógenas a la pared del intestino.

Además, el desequilibrio microbiano puede facilitar la adhesión de patógenos que pueden estar asociados con los síntomas del SII y el correcto funcionamiento del metabolismo microbiano dado por la pérdida o la sobreabundancia, desempeñando un papel clave en la respuesta inflamatoria.

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Enfermedades metabólicas

Obesidad

Los avances relacionados con la secuenciación de nueva generación o la disminución de los costos asociados han permitido establecer un nexo concreto entre la composición de la microbiota intestinal y la patogénesis de la obesidad. Estudios recientes proyectan que no existe una vía exclusiva inductora de obesidad mediada por la microbiota intestinal, sino más bien, un conjunto de mecanismos promovidos por la disbiosis intestinal de sujetos obesos y que confieren alteraciones a nivel de inflamación, permeabilidad intestinal y expansión del tejido adiposo. Sin embargo, no se descartan algunos mecanismos que pudiesen estar más asociados a la mantención de la obesidad que al desencadenamiento de esta.

Diabetes

Recientemente, investigaciones han indicado que los riesgos relacionados con el desarrollo de diabetes tipo 2 también pueden involucrar la composición de la microbiota intestinal. Esta ha mostrado en participantes con diabetes tipo 2 una desviación limitada de la del grupo control. Los estudios también observaron una disminución en las bacterias productoras de butirato (que pueden ser metabólicamente beneficiosas). Esto sugiere que un estado de disbiosis funcional, más que una especie microbiana específica, podría tener una asociación directa con la fisiopatología de la diabetes tipo 2. 

Enfermedades alérgicas

En la actualidad se acepta que los posibles desequilibrios en la composición de la microbiota gastrointestinal pueden estar implicados en la aparición de enfermedades alérgicas.

La composición y la actividad metabólica de la microbiota gastrointestinal parece estar determinada durante los primeros meses o años de vida, y es influida por algunos factores relevantes, como la vía del nacimiento, tratamientos con antibióticos, lactancia materna y posterior dieta.

Algunos metabolitos derivados de la microbiota gastrointestinal, como los ácidos grasos, vitaminas y aminoácidos, participan en la regulación de la respuesta inmunitaria e influyen en la aparición de la alergia a través de diferentes mecanismos: inducción de células T reguladoras (Treg), supresión del eje Th2, acción en las células presentadoras de antígeno, fortalecimiento de la barrera intestinal por expresión de proteínas en las uniones estrechas y mediante la inhibición de vías de señalización proinflamatorias.

Salud de la mujer

Los efectos del desbalance de la microbiota relacionados con el sistema reproductivo, contribuyen a desencadenar trastornos endocrinos y metabólicos como la vaginosis bacteriana, el síndrome de ovario poliquístico (SOP), la hiperplasia y la endometriosis.

El impacto fisiológico de la microbiota también parece tener un papel inmunológico y metabólico activo determinante para la regulación del eje fisiológico hormonal. De esta manera, la microbiota parece regular los estrógenos circulantes mediante la secreción de β-glucuronidasa que desconjuga los estrógenos y los activa para unirse a sus receptores. Sin embargo, si se produce disbiosis microbiana puede dar como resultado una disminución de los estrógenos circulantes, dando lugar a posibles patologías reproductivas.

Actualmente está siendo estudiado el uso de los probióticos en el manejo de la disminución de los síntomas de estas patologías ya que de esta forma se puede ejercer su efecto en el sitio de colonización disbiótico (puede ser en la vagina, el endometrio y ovarios) mediante transferencia física o vía ascendente, vía hematógena y transferencia a través de ganglios linfático.

Factores que influyen en la microbiota intestinal

La microbiota intestinal está expuesta tanto a numerosos factores (como la genética, edad, sexo etc.) como extrínsecos (el modo de nacimiento, consumo de fármacos, estrés, ejercicio físico y la dieta). Sin embargo, aún hay una gran cantidad de factores que posiblemente afecten a la microbiota y que todavía están por determinar.

Varios de estos factores pueden englobarse dentro del concepto “estilo de vida” específicamente relacionado a la dieta y el ejercicio físico, ya que existe una asociación entre ellos. Un estilo de vida activo se asocia frecuentemente con un alto consumo de frutas y verduras, mientras que el sedentarismo está asociado con el consumo de calorías altas y los alimentos grasos.

Los factores mencionados anteriormente pueden conducir al fenómeno de disbiosis que consiste en las alteraciones cualitativas o cuantitativas de la microbiota del estómago, el intestino delgado o el colon, produciendo un sobre crecimiento o una reducción de la microbiota.

Para la modulación de la microbiota intestinal existen agentes terapéuticos como son los prebióticos, probióticos y simbióticos, los cuales pueden ser considerados como herramientas útiles para mantener el equilibrio armonioso de la microbiota a través del manejo de la dieta del individuo.

La microbiota intestinal y la dieta

Nuestra microbiota se alimenta de lo que nosotros ingerimos, por lo que nuestra dieta es un factor altamente determinante en su composición. En cuanto al consumo de hidratos de carbono, los complejos especialmente fibra son aquellos que más influyen en la microbiota. Por ejemplo, la fibra insoluble y soluble, promueve la presencia de bacterias beneficiosas en la microbiota intestinal, como son los géneros Bifidobacterium y Roseburia, y la especie Faecalibacterium prautznii, a la vez que disminuye la presencia de bacterias patógenas, como Escherichia coli, Salmonella spp. y Listeria spp.

Respecto al consumo de proteínas, en función del tipo, la cantidad y de qué se acompañen, pueden ser beneficiosas o perjudiciales, ya que su consumo aumenta la diversidad microbiana, lo que se considera beneficioso para la salud, pero, por otro lado, puede aumentar la presencia de bacterias patógenas, la producción de compuestos tóxicos, como el amonio o derivados sulfurados, y la presencia en la circulación sistémica de óxido de trimetilamina.

Por último, las dietas altas en grasa disminuyen la diversidad microbiana, con lo que decrece la presencia de bacterias protectoras como Bifidobacterium, Lactobacillus y Akkermansia muciniphila y aumenta la permeabilidad intestinal, lo que favorece el aumento de los niveles de lipopolisacárido en sangre (LPS) que a su vez producen una inflamación sistémica.

¿Cómo mejorar la microbiota intestinal?

La dieta es un factor sumamente importante para definir la composición y la funcionalidad de la microbiota. Los cambios en las rutinas dietéticas afectan a los microorganismos y, consecuentemente, a la salud. Además, la dieta de la mujer embarazada o en periodo de lactancia determina la microbiota del bebé. La colonización microbiana empieza en el momento del nacimiento, y va evolucionando en función de los cambios dietéticos hasta alcanzar un ecosistema maduro en torno a los 2 años de edad.

Uso de prebióticos

Los prebióticos son ingredientes fermentados, selectivamente, que permiten cambios específicos en la composición o actividad en la microbiota gastrointestinal con beneficios en el bienestar y la salud del huésped. Actúan como un fertilizante para los microrganismos intestinales y fomentan el crecimiento de bacterias consideradas beneficiosas. La manera de poderlo hacer es mediante el consumo de alimentos de origen natural como frutas, cereales integrales, legumbres, frutos secos y semillas todos estos altos en fibra.

Uso de probióticos

Los probióticos son microorganismos vivos que, administrados en cantidades adecuadas, confieren beneficios para la salud del hospedador. Los más comunes son los lactobacilos y las bifidobacterias. Los probióticos se encuentran en alimentos como los lácteos, ellos contribuyen a la regulación de enfermedades alérgicas por supresión de la respuesta Th2. En diferentes estudios se describe que el consumo de ciertas cepas, como L. rhamnosus GG, Lactobacillus paracasei y B. lactis, reduce significativamente la severidad de la dermatitis atópica.

Por otro lado, la combinación de prebióticos y probióticos se denomina simbiosis. A continuación, se describen los beneficios de una dieta rica en pre y probióticos (Figura 2):

• Aumento de la absorción de vitaminas y minerales.
• Mayor aprovechamiento de nutrientes no digeribles.
• Mejora del perfil lipídico.
• Disminución, o ausencia, de síntomas digestivos por la ingesta de productos con lactosa.
• Mejora del tránsito intestinal.
• Prevención del cáncer colorrectal.
• Menor aparición de cólicos del lactante.
• Remisión temprana de procesos infecciosos y/o alérgicos.
• Prevención de la diarrea del viajero.

La evidencia científica ha demostrado que los efectos beneficiosos de los probióticos dependen de la cepa utilizada, de la dosis y de la duración del tratamiento. Además, para obtener un efecto adecuado deben seguirse las indicaciones descritas por el fabricante respecto a las pautas de administración y la conservación de los preparados.

Microbiota materno-fetal y los 1.000 primeros días de vida

Los primeros 1.000 días de vida representan una etapa decisiva en el desarrollo humano por sus relaciones con la salud y enfermedades a mediano y largo plazo, donde la influencia de la microbiota intestinal juega un papel determinante.

El proceso de implantación y colonización microbiana del intestino participa en la programación de eventos metabólicos e inmunológicos relacionados con la microbiota. Además, esta viene determinada por factores fundamentales como el modo del nacimiento, alimentación, y exposición a antibióticos durante la etapa prenatal y posnatal.

Estos factores son decisivos para alcanzar un equilibrio del ecosistema intestinal y la obtención de una microbiota sana o contrariamente repercutir en la producción de distintas enfermedades.

Es necesario la eficaz restauración de la disbiosis mediante tratamiento con simbióticos en el curso de la etapa posnatal, en especial en el recién nacido prematuro.

Llama la atención acerca de la trascendencia del control y cuidados adecuados del embarazo, parto normal, lactancia materna exclusiva, momento establecido de introducción de alimentos sólidos y adecuada conducta del uso de antibióticos prenatal y posnatal, para evitar las etapas de ventanas desfavorables que resultan nocivas para el crecimiento y desarrollo del niño en el período en los primeros 1.000 días de vida (Figura 3).

Conclusiones

La microbiota intestinal evoluciona a lo largo de la vida y parece desempeñar un papel fundamental tanto en la salud como en la enfermedad. La investigación de la microbiota gastrointestinal ha abierto nuevas fronteras y retos en relación con varias enfermedades, debido a sus propiedades inmunomoduladoras. Algunos metabolitos derivados de la microbiota gastrointestinal, como los ácidos grasos, vitaminas y aminoácidos, participan en la regulación de la respuesta inmunitaria e influyen en la aparición de los mecanismos causantes de las patologías.

En un estado saludable, la microbiota intestinal tiene muchas funciones positivas, como la recuperación de energía del metabolismo de los componentes no digeribles de los alimentos, la protección de un huésped contra la invasión patógena y la modulación del sistema inmunitario. Un estado disbiótico de la microbiota intestinal se reconoce como un factor ambiental que interactúa con el metabolismo del huésped y tiene un papel en las condiciones patológicas y metabólicas como la obesidad, diabetes o enfermedades intestinales inflamatorias. La etiología de estas se ha asociado con diferentes microrganismos.

Actualmente se cuenta con muchos datos científicos que refuerzan la importancia de la dieta para el establecimiento, la composición, la estructura y la actividad funcional una  microbiota intestinal alterada. La modulación de una microbiota disbiótica a través de una dieta adecuada o el empleo de probióticos y prebióticos, ayuda a prevenir enfermedades como la obesidad, el síndrome metabólico y muchos procesos inflamatorios, mejorando en términos generales la salud.

Se ha estudiado que la composición y la actividad metabólica de la microbiota gastrointestinal parece estar determinada durante los primeros meses o años de vida, y es influida por algunos factores relevantes, como la vía del nacimiento, tratamientos con antibióticos, lactancia materna y dieta posterior.

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