microbiota

Este post ha sido escrito por la investigadora cubana Susan Belkis, miembro del comité científico de Nutrigroup by Ramón De Cangas

Introducción

El tracto gastrointestinal de los mamíferos alberga una población microbiana altamente diversa denominada microbioma, que desempeña un papel importante en la nutrición, el metabolismo, la protección contra patógenos y el desarrollo del sistema inmunológico. Se estima que al menos 1000 especies bacterianas diferentes cohabitan el tracto intestinal humano.

El desarrollo del microbioma intestinal generalmente comienza antes del nacimiento y su alteración durante la vida fetal, el parto y poco después puede tener consecuencias adversas. Después del nacimiento, numerosos factores ambientales que incluyen el parto prematuro, el modo de parto, el uso de antibióticos y la dieta pueden desempeñar un papel importante en la forma en que se desarrolla el microbioma intestinal de los bebés. El hecho de que la leche humana contenga microbios es probable que tenga importantes ramificaciones.

Desarrollo del microbioma

El número total de células bacterianas que residen en el intestino humano supera con creces el número de células huésped. Más de 3 millones de genes han sido identificados en este «microbioma», que es 100 veces mayor que nuestros propios genes humanos. Pero curiosamente, la mayor parte del microbioma en el intestino humano está restringido a 4 filos dominantes: Firmicutes, Bacteroides, Actinobacteria y Proteobacteria.

Aunque comúnmente se piensa que están relacionados con la enfermedad como patógenos, la mayoría de los microbios intestinales son comensales y simbiontes que proporcionan efectos beneficiosos en términos de nutrición, desarrollo del sistema inmunológico y maduración postnatal del intestino. Realizan funciones que no pueden ser realizadas por el propio anfitrión humano.

Estudios recientes donde se han identificado comunidades bacterianas en meconio, líquido amniótico y placenta, concluyen que la colonización microbiana del intestino fetal comienza en el útero y continúa durante los primeros 2 años años de vida, y que depende de múltiples factores, por ejemplo, dieta materna, estrés, exposición a antibióticos, modo de administración, tipo de alimentación (leche materna o fórmula), entre otros.

Los hallazgos de investigaciones recientes muestran que cuando ocurre una disbiosis (alteración en la composición de la microbiota), el resultado es con frecuencia una respuesta inflamatoria que puede afectar a todo el cuerpo. Es decir, no sólo la diversidad microbiana y la abundancia relativa de ciertos taxones desempeñan un papel en la disbiosis y la inflamación, sino también sus capacidades funcionales en términos de producción de metabolitos e interacción con el sistema inmunológico del huésped.

El análisis metagenómico del microbioma infantil sugiere que el microbioma intestinal puede desempeñar funciones esenciales en la nutrición, relacionadas con la obtención y almacenamiento de energía proveniente de la dieta y con el metabolismo. La composición deteriorada del microbioma intestinal se asocia con aumento de peso y enfermedad metabólica en los niños, y este efecto puede persistir en la edad adulta.

Colonización de la microbiota intestinal antes del nacimiento

Durante décadas, el ambiente fetal humano fue considerado estéril en condiciones fisiológicas. Investigaciones recientes sugieren que los microbios maternos entran al tracto gastrointestinal del feto por lo que la manipulación de la microbiota oral e intestinal de la mujer durante o incluso antes del embarazo podría afectar no solo el resultado del embarazo, sino también la salud fetal e infantil.

La presencia de microbios en la placenta y el líquido amniótico sugiere la colonización del feto en el útero, con un microbioma dominado por Proteobacterias. Aunque la evidencia apoya que la mayoría de los microbios encontrados en el líquido amniótico son de origen vaginal, también son posibles otros orígenes como la translocación intestinal materna.

Las primeras heces en el recién nacido (meconio) reflejan el ambiente intestinal fetal en el útero. Ciertos estudios en lactantes prematuros con riesgo de enterocolitis necrotizante, han encontrado cantidades significativas de ADN microbiano en el meconio de estos lactantes. El feto ingiere grandes cantidades de líquido amniótico que contiene microbios durante el último trimestre del embarazo, aproximadamente 400 ml al día, que luego llega al intestino delgado distal, un órgano que es significativamente más sensible a los estímulos inflamatorios que el intestino neonatal postnatal. Se plantea que el intestino fetal es un origen probable del síndrome de respuesta inflamatoria fetal que es responsable de desencadenar el parto prematuro. Por tanto, se cree que existe una relación entre el microbioma fetal y el parto prematuro espontáneo, aunque los mecanismos de esta relación siguen siendo poco conocidos.

Microbioma intestinal en el recién nacido prematuro

En los recién nacidos prematuros, la colonización intestinal de los microbios anaeróbicos comensales se retrasa. Por lo tanto, el material fecal de los bebés prematuros contiene niveles significativamente más altos de Enterococcus, Enterobacteriaceae y patógenos oportunistas que el material fecal de los recién nacidos a término. Estudios recientes sobre el metabolismo y las enfermedades metabólicas sugieren que el microbioma intestinal afecta directamente el crecimiento y el desarrollo de los bebés prematuros.

Un estudio publicado recientemente donde se caracterizó la estructura de la comunidad de microbiomas intestinales en recién nacidos con muy bajo peso al nacer (MBPN) con restricción de crecimiento extrauterino mostró que existía un perfil distinto de microbioma intestinal en los recién nacidos prematuros con crecimiento fallido y crecimiento normal en los días 1 y 28 postnatales. En particular, el género Parabacteroides fue el único taxón altamente abundante en el grupo con retraso en el crecimiento en ambos momentos. El género Parabacteroides es un género gramnegativo, anaeróbico, que no forma esporas, algunas de las cuales producen altas cantidades de ácido acético y ácido propiónico. Además, el ácido acético y el ácido propiónico son ácidos grasos de cadena corta que pueden ser absorbidos por las células epiteliales intestinales y eventualmente entrar en la circulación sanguínea, lo que afecta el almacenamiento de azúcar en los músculos, el hígado y la grasa. Además, el ácido acético también puede llegar al cerebro, causando pérdida de apetito y reduciendo la ingesta de alimentos. Por lo tanto, la colonización excesiva del género Parabacteroides en el tracto intestinal de los recién nacidos con MBPN podría relacionarse con el aumento de peso. Pero el mecanismo y el efecto del género Parabacteroides sobre el peso corporal aún no están claros.

Estos hallazgos proporcionan información sobre la posible relación entre la microbiota intestinal y el retraso del crecimiento extrauterino, pero aún no está claro si esta presencia microbiana es una causa o efecto de deterioro del crecimiento extrauterino, por lo que se necesitan estudios clínicos a gran escala y de alta calidad, así como más experimentos con animales y preclínicos para aclarar los mecanismos subyacentes y establecer métodos para la prevención y el tratamiento.

Desarrollo de la microbiota después del nacimiento

Durante el período neonatal, la edad gestacional y el modo de parto influyen en la colonización microbiana en el recién nacido. Los cambios en la edad y el modo de alimentación, el estilo de vida familiar, la ubicación geográfica, la genética del bebé y el uso de antibióticos configuran aún más el microbioma en la vida temprana. La microbiota se vuelve más diversa con el tiempo, y los microbios dominantes son Actinobacteria y Proteobacteria.

Los hallazgos de una revisión reciente han asociado el modo de parto, cesárea o vaginal, con el desarrollo de la microbiota en recién nacidos. Durante el parto vaginal, el contacto con la microbiota vaginal e intestinal materna es una fuente importante para el inicio de la colonización del lactante. Durante la cesárea, este contacto directo está ausente y las bacterias ambientales no derivadas de la maternidad desempeñan un papel importante en la colonización intestinal de los bebés. Los neonatos de parto vaginal están expuestos a la vagina materna, y la microbiota fecal de estos neonatos está dominada por Prevotella spp. y Lactobacillus. Los recién nacidos nacidos por cesárea no entran en contacto directo con la población microbiana vaginal materna y, por lo tanto, es más probable que tengan un microbioma dominado por microbios, como Corynebacterium, Staphylococcus y Propionibacterium spp., que se derivan de la maternidad, piel, entorno hospitalario o del personal del hospital.

Durante la primera semana después del nacimiento, se ha observado un predominio de Actinobacteria (que comprende principalmente el género Bifidobacterium) en los recién nacidos por parto vaginal, mientras que Firmicutes se ha observado como la población microbiana más prevalente para los lactantes nacidos a través de cesárea. Además, se ha visto que la prevalencia de Bifidobacterias aumenta de forma continua tanto en los recién nacidos por parto vaginal como por cesárea a lo largo del tiempo.

En cuanto a la ingesta de alimentos, la microbiota intestinal de los recién nacidos está significativamente influenciada por el modo de alimentación. Las diferencias en los microbios intestinales entre los lactantes alimentados exclusivamente con leche materna y los alimentados con fórmula han sido bien documentadas. Según lo informado por varios estudios, las deposiciones de lactantes alimentados con leche materna contienen más Lactobacilos y Bifidobacterias y menos patógenos potenciales que las deposiciones de lactantes alimentados con fórmula, que contienen una flora microbiana intestinal más diversa dominada por Bacteroides, Clostridia, Staphylococci, Enterobacteria, Enterococci, y Atopobium. Los oligosacáridos presentes en la leche humana se consideran prebióticos naturales y pueden promover activamente el crecimiento de especies microbianas específicas, como las Bifidobacterias, en la microbiota intestinal infantil.

Con la leche materna y la introducción de alimentos sólidos, la diversidad de la microbiota intestinal aumenta, con Actinobacteria y Proteobacteria convirtiéndose en los componentes dominantes de la microbiota infantil. En particular, el nivel de las Bifidobacterias dominantes en la comunidad microbiana disminuye con la adición de alimentos sólidos. Esta transición de la microbiota intestinal generalmente toma de 3 a 5 años antes de volverse más compleja y estable (similar a la microbiota intestinal de un adulto).

La ubicación geográfica también puede afectar el patrón de colonización de microbiota intestinal infantil debido a distintas prácticas culturales y dietas regionales. Cierto estudio ha informado la presencia de un «gradiente geográfico» en la flora microbiana intestinal de los bebés europeos. Es decir, los bebés de los países del norte de Europa tienen niveles más altos de Bifidobacterias, mientras que los bebés de los países del sur de Europa tienen microbiota más diversa con una mayor prevalencia de Bacteroides.

Curiosamente, un gran estudio de cohorte donde se evaluó el impacto de la genética del huésped en la microbiota intestinal reveló una asociación entre el genotipo del huésped y la taxonomía de la microbiota intestinal en la edad adulta. Se encontró además que la presencia de un polimorfismo de un solo nucleótido funcional en el gen que codifica la lactasa-florizina hidrolasa se correlaciona con la abundancia de Bifidobacterium, lo que proporciona evidencia de una interacción gen-dieta en la regulación de la abundancia de Bifidobacterium.

Finalmente, la depredación de fagos (virus que infectan exclusivamente a las bacterias) es otra fuerza poderosa que afecta la estructura y dinámica de la composición de la microbiota.

Para la comunidad microbiana intestinal, durante los primeros dos años y medio de vida, la abundancia de Bacteroidetes (grupo de bacterias gram negativas y anaerobias con amplia distribución en el medio ambiente) aumenta continuamente. Mientras tanto, aumenta la cantidad de genes asociados con la biosíntesis de vitaminas, la utilización de carbohidratos y la degradación de xenobióticos (compuestos sintetizados por el ser humano cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente), junto con una cantidad elevada de ácidos grasos de cadena corta fecales. Al final, se forma gradualmente una estructura de comunidad microbiana intestinal más estable.

La evidencia acumulada sugiere que la base para una microbiota intestinal de tipo adulto se establece durante la vida temprana y que la microbiota temprana juega un papel dominante en la salud futura. Una revisión sistemática reciente sobre la colonización y el desarrollo de la microbiota intestinal en la vida temprana, ha destacado el papel de los microbios intestinales en las enfermedades pediátricas. Los hallazgos sugieren que el riesgo de adquirir enfermedades puede programarse durante el período de desarrollo fetal y la vida temprana. Las pruebas acumuladas de diferentes estudios han demostrado que la aparición de una enfermedad suele ir precedida de alteraciones tempranas de la microbiota.  Se plantea que el riesgo de una serie de trastornos humanos relacionados con el estilo de vida y con la edad, como las enfermedades metabólicas, inflamatorias y neurodegenerativas, podría predecirse y estratificarse mediante la caracterización de una microbiota alterada.

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