¿Por qué es importante el microbioma en la salud humana?

El potencial científico y terapéutico del microbioma crece a pasos agigantados. Explica asociaciones patológicas y podría ser biomarcador o influir en la respuesta a fármacos.

La microbiota parece jugar un papel esencial en ciertas enfermedades.

Raquel Serrano. Madrid, publicado en diario Médico el – Mié, 07/06/2023

En los últimos años, los estudios sobre el microbioma, definida como la comunidad de microorganismos (hongos, bacterias y virus) que existen en un entorno en particular, han abierto prometedoras expectativas en el mundo de la medicina.

De esta inmensa comunidad de microorganismos, lo que podría denominarse como general, se ha empezado a pasar a lo individual con el concepto de microbiota o bacterias que colonizan diversos sistemas del organismo humano -piel, aparato digestivo, incluida la boca, y el aparato genital, entre otros- y que otorgan un perfil individualizado.

Pero, ¿por qué es tan importante el papel de microbioma en el organismo? Según la literatura científica son múltiples y sólidas las relaciones establecidas entre este conjunto de microorganismos y el adecuado funcionamiento de los sistemas del organismo humano, desde el intestino, pasando por la piel hasta llegar al cerebro.

Se empieza a abandonar la idea del microbioma como un fenómeno aislado para pasar a hablar de microbioma intestinal, microbioma cutáneo o microbioma cerebral, entre otros. No en vano, está presente desde en nuestro organismo desde la gestación y, muy especialmente desde el nacimiento, sobre todo si este se produce por vía vaginal.

Fue precisamente Jeffrey I. Gordon, que acaba de recibir, junto a Peter Greenberg y Bonnie L. Bassler, el premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2023, el pionero en demostrar  la  importancia  del microbioma intestinal en la regulación de la fisiología animal.

Tras este  hallazgo fundamental,  muchos grupos de investigación en  todo el  mundo “han  demostrado que los microorganismos  que  pueblan  el intestino desempeñan  un  papel central en la salud y en enfermedades como la obesidad, la diabetes o la  enfermedad inflamatoria intestinal, y  podrían tener importantes implicaciones en  la patogénesis de enfermedades neurológicas y en la respuesta a fármacos”, señalaba Gordon a DM cuando recibia en Madrid, en 2019, el premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA.

Proyecto microbioma humano

Los trabajos de este investigador han inaugurado toda una nueva  área de investigación básica en biomedicina para entender el papel de los microbios en  el funcionamiento normal del organismo, y ha abierto nuevas vías de investigación en el estudio de múltiples   enfermedades, así como en la búsqueda de tratamientos innovadores.

Por ejemplo, a través de sus trabajos, numerosos laboratorios  internacionales han confirmado que los microorganismos presentes en  el intestino influyen en la aparición de obesidad y que las  consecuencias a largo plazo de la malnutrición en  niños, como alteraciones en en el desarrollo neurológico y del sistema inmune, dependen no solo de la dieta sino también de la adquisición de un microbioma sano.

Un ‘espaldarazo’ a la importancia del microbioma en la salud humana fue la puesta en marcha, en 2007, del Proyecto Microbioma Humano, promovido por los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, que han proporcionando una profundidad sin precedentes sobre la diversidad microbiana humana.

Años más tarde, una segunda fase ampliada del proyecto inicial, publicada en Nature, triplicaba los datos y permitía a los investigadores identificar las características que distinguen a los microbios de un individuo y rastrear a través del cuerpo y, más importante, qué microbios y procesos moleculares ayudan a mantener la salud en el microbioma humano.

El desarrollo científico de los últimos años, recogidos en publicaciones internacionales, ha observado numerosos vínculos. Por citar algunos asociaciones, microbioma intestinal y malformaciones cavernosas cerebrales, avance de la EPOC ante la existencia de más patógenos en árbol bronquial, alteraciones específicas ligadas al asma.

El cáncer, sin duda, es uno de los principales invitados de los avances que está ofreciendo el mayor conocimiento del microbioma y de lo necesario que resulta mantenerlo saludable. El estudio del microbioma tumoral ha permitido distinguir, por ejemplo, entre tejido sano y enfermo en cáncer de mama, y parece ejercer un papel protector frente a la predisposición genética de la leucemia.

Sus tentáculos se extienden hacia el uso del microbioma saludable como potencial marcador de pronóstico en cáncer de recto, por ejemplo, o como factor que puede influir positivamente en la respuesta a fármacos. Este hecho se ha observado en cáncer rectal tratado con anti-PD-1 y en el trasplante de progenitores hematopoyéticos.

La comunidad científica también empezó a explorar el potencial terapéutico del microbioma. Un claro y primer ejemplo, tal y como señalaba Gordon en Madrid, son los trasplantes de microbiota fecal, que parecen ser beneficiosos para el tratamiento de algunas enfermedades, entre ellas algunos tipos de colitis.

A medida que el conocimiento ha aumentado se han abierto múltiples esperanzas en el desarrollo de tratamientos basados en el microbioma o como coaduyantes terapéuticos en enfermedades humanas.

Simbiosis perfecta

La simbiosis entre microbioma y humanos es un hecho innegable en la actualidad. En palabras del recién premio Princesa de Asturias, “no podemos vivir o funcionar  solos; hay una colaboración constante entre las decenas  de billones de microbios que habitan en nuestro cuerpo, y nosotros mismos”.

“Hay cien veces más genes microbianos que humanos   en nuestros cuerpos,  así que en ese sentido somos más microbianos que humanos, pero el hecho es que nos beneficiamos mutuamente de  la  compañía que nos  hacemos. La pregunta que debemos hacernos es hasta  qué punto nuestra biología es fruto de la contribución  de  nuestros microorganismos, señalaba el científico.

Premio Princesa de Asturias para las investigaciones sobre el papel del microbioma en la salud

Los hallazgos están permitiendo el desarrollo de aplicaciones y nuevas aproximaciones terapéuticas innovadoras.

Covadonga Díaz. Oviedo. Publicado en Diario Médico el – Mié, 07/06/2023 – 13:07

El Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica ha sido otorgado a los biólogos estadounidenses Jeffrey Gordon y Everett Peter Greenberg y a la bioquímica estadounidense Bonnie Lynn Bassler, por sus contribuciones a nuevos enfoques que reconocen el papel imprescindible de las comunidades de microorganismos en la vida sobre la Tierra, incluyendo la de los seres humanos, y su relación con la salud.

Jeffrey Gordon ha sido pionero, según recoge el acta del jurado, en el descubrimiento y comprensión del microbioma humano, es decir, la inmensa cantidad y diversidad de microorganismos que viven en el organismo, con un papel esencial en la salud, incluyendo el metabolismo, la respuesta inmune y la nutrición.

Peter Greenberg y Bonnie Lynn Bassler han desvelado, según ha destacado el jurado, mecanismos inéditos de comunicación entre bacterias, que emiten señales químicas que modulan su comportamiento colectivo. Ambos descubrimientos están permitiendo aplicaciones terapéuticas innovadoras y la búsqueda de nuevos tratamientos efectivos contra bacterias resistentes a antibióticos.

El Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica acaba de ser fallado este mediodía en Oviedo.  La candidatura galardonada ha sido propuesta por Philip L. Felgner, Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2021.

Pionero en microbioma humano

Jeffrey I. Gordon ha sido el pionero en el estudio del microbioma humano, el conjunto de microorganismos que habitan nuestro intestino (decenas de billones: varias veces más que el total de nuestras propias células) y su influencia en la salud humana, no solo en la nutrición, la digestión y el metabolismo (diabetes, obesidad, malnutrición) sino también en el desarrollo neurológico e inmunitario de niños y jóvenes, según ha informado la Fundación Princesa de Asturias.

Gordon utilizó ratones transgénicos para demostrar que la diferenciación de las células epiteliales intestinales estaba condicionada por señales ambientales y que Bacteroides thetaiotaomicron, es responsable de la producción de polisacáridos en las células del intestino. Demostró así la importancia de las relaciones de intercambio de nutrientes entre la microbiota y el huésped.

Además, impulsó el Proyecto Microbioma Humano, que ha permitido cifrar en unas 10 000 las especies que forman la microbiota y secuenciar el genoma de más de un centenar de ellas hasta ahora.

Más tarde se centró en el papel del microbioma en el desarrollo de enfermedades como la obesidad y la diabetes, ofreciendo un nuevo enfoque en el tratamiento de la malnutrición en niños y sus consecuencias en el desarrollo, que depende no solo de la dieta sino también de la adquisición de un microbioma sano.

Por ello, propone los trasplantes de microbiota como un tratamiento innovador para mejorar el estatus nutricional de las poblaciones.

Comunicación entre bacterias

Bonnie Bassler y Everett Peter Greenberg son pioneros en el estudio de la comunicación entre bacterias mediante la emisión de ciertas sustancias, y de cómo la formación de grandes grupos genera un comportamiento diferente al que tienen cuando están aisladas. Es lo que se denomina ‘quorum sensing’ (término acuñado por Greenberg en un artículo científico de 1994).

A partir de algunas publicaciones previas del fenómeno, Bassler y Greenberg, por separado, contribuyeron a entenderlo y demostrar su mecanismo. Cada especie bacteriana tiene una molécula propia (un idioma) que secretan y que reconocen solo las de su especie, de manera que saben cuándo hay otras alrededor y tienden a formar una comunidad (el quorum) que regula la expresión de algunos genes. 

En la década de los ochenta, Greenberg descubrió que la bacteria bioluminiscente Vibrio fischeri solo producía luz cuando formaba grandes grupos y que sus miembros se coordinaban mediante una señal química.

Bassler estudió, a partir de 1990, el fenómeno en la bacteria Vibrio harveyi y desentrañó los mecanismos moleculares del ‘quorum sensing’. También descubrió que las bacterias pueden emitir y recibir otras sustancias para comunicarse entre diferentes especies y que hay una universal: “el esperanto de las lenguas bacterianas en sus propias palabras”, según sus propias palabras.

La comunicación bacteriana es importante como parte de la microbiota de nuestro organismo y por su papel en las infecciones, en las que hay una etapa de baja actividad hasta que se forma un grupo numeroso, como si esperaran a acumular fuerzas, y entonces realizan un ataque masivo al organismo.

A partir de ese fenómeno, se están desarrollando moléculas antagonistas de esas sustancias para interferir en la comunicación como una posible vía antimicrobiana para bacterias resistentes a los antibióticos, cuya eficacia en ratones y ya ha sido demostrada en laboratorio.