La microbiota intestinal humana , antes llamada flora intestinal humana , es el conjunto de microorganismos ( arqueas , bacterias y levaduras - y los virus que las infectan) del tracto digestivo humano , es decir el microbioma intestinal y todo el sistema gastrointestinal ( estómago , heces ). Constituye el mayor reservorio de la microbiota del organismo humano y un reservorio de actividades enzimáticas esenciales para la digestión.y fisiología humana. Como tal, influye en la salud.
Esta microbiota y su huésped humano son un ejemplo de simbiosis mutualista (cooperación entre diferentes tipos de organismos que implica un beneficio para cada uno) y de comensalismo . Puede regular la expresión de ciertos genes del huésped, lo que sugiere relaciones simbióticas avanzadas.
En un individuo sano, la actividad metabólica de esta microbiota la convierte en el equivalente de un órgano por derecho propio en la fisiología humana. Participa en la maduración del sistema inmunológico del huésped y la maduración de su epitelio intestinal . Está involucrado en muchas vías metabólicas fundamentales, como la fermentación de azúcares y proteínas, así como el metabolismo de ácidos biliares y xenobióticos .
En términos de nutrición , permite que los sistemas digestivos fermenten la fibra dietética y sintetice las vitaminas esenciales.
En el caso de disbiosis, es decir , un cambio en la composición o estabilidad de las poblaciones bacterianas en el intestino, la microbiota puede estar asociada con enfermedades metabólicas como diabetes tipo 2 , obesidad o enfermedad cardiovascular . Además, ciertos componentes de la microbiota se han asociado con enfermedades intestinales inflamatorias crónicas como la enfermedad de Crohn o la colitis ulcerosa , pero también con el desarrollo de alergias y cáncer colorrectal .
Aunque la investigación ha progresado desde la década de 2000, gracias a las técnicas de secuenciación de alto rendimiento del material genético , el conocimiento en esta área aún es exploratorio y científicamente incompleto. Estas hipótesis científicas abren caminos prometedores, que la divulgación científica y mediática a veces simplifica bajo el término " segundo cerebro ".
El intestino de un ser humano adulto alberga aproximadamente 1 kg de bacterias activas en una superficie desarrollada de 32 m 2 (correspondiente a las vellosidades y microvellosidades ). La mención de una superficie de 260 a 300 m 2 , equivalente a la de una cancha de tenis, prevaleció durante mucho tiempo pero provenía de mediciones realizadas sobre tejido muerto. Dado que el cultivo en laboratorio es difícil, son las técnicas de biología molecular asociadas a herramientas bioinformáticas las que han permitido describir la ecología y estructura de la microbiota intestinal humana.
En un artículo del American Journal of Clinical Nutrition en 1972, se estimó que el número de células microbianas era 10 veces el número de células humanas, o cien billones de microorganismos (10 14 ). Teniendo en cuenta una gran cantidad de datos experimentales recientes, los investigadores israelíes estiman en cambio que el número total de bacterias albergadas por el "individuo de referencia" (un humano de 20 a 30 años, que pesa 70 kg y mide 1, 70 m ) es de 3,9 × 10 13 , aproximadamente lo mismo que el número de células humanas, con un margen de error del 25%.
Además, el número de genes de la microbiota, el metagenoma , es al menos 150 veces mayor que el del genoma humano, 22.000 para este último frente a 3,3 millones para el primer recuento publicado sobre el microbioma intestinal. En todo el tracto digestivo, existe un gradiente en la concentración de bacterias. La densidad máxima se alcanza en nuestro colon distal con 10 11 bacterias por gramo de contenido.
El intestino se beneficia de la protección inmunológica al tiempo que evita una respuesta inflamatoria, mientras que la mucosa intestinal está constantemente expuesta a dos entidades alogénicas , los alimentos y la microbiota. Es por ello que los investigadores lo consideran un paradigma central del concepto de órgano inmunoprivilegiado .
La comida influye fuertemente en la microbiota. En nuestros ancestros cazadores-recolectores , al menos en ambientes con estaciones marcadas, la microbiota del tracto digestivo (y quizás de la piel) tuvo que evolucionar estacionalmente con perfiles bacterianos adaptándose a las estaciones secas y húmedas, entonces la expansión de la agricultura probablemente la estabilizó. .
Esta hipótesis se confirmó recientemente en 2017 al estudiar 188 microbiota Hadza entre las mil o incluso que viven cerca del lago Eyasi en el Valle del Rift en Tanzania . Esta población todavía tiene un estilo de vida cazador-recolector muy tradicional, casi evitando la agricultura para vivir principalmente de la caza y la recolección. En 2014, los antropólogos descubrieron que muchos Hadza albergaban una población bacteriana intestinal mucho más diversa que los occidentales modernos (y el estudio mostró de pasada que los Hadza no padecen cáncer de colon , colitis o la enfermedad de Crohn ). Las bacterias intestinales de Hadza también parecían especializarse en reducir su dieta rica en fibra. La dieta de los hadza varía mucho según las estaciones: en la estación húmeda dominan las bayas y la miel , mientras que en la estación seca, la carne domina los menús ( jabalí , antílope y jirafa en particular), pero ciertos tubérculos o frutas (el el baobab por ejemplo) se consumen durante todo el año. Los análisis de ARN de su microbiota intestinal han demostrado que su biodiversidad aumenta mucho en la estación seca (en comparación con la de la temporada de lluvias) con bacterias del género Bacteroides entonces particularmente abundantes. Este es el primer estudio que demuestra un ciclo estacional en el microbioma humano. Las enzimas biosintetizadas por estas bacterias (que hacen que los carbohidratos vegetales sean digeribles) son más abundantes en la estación seca, lo que parece contrario a la intuición porque los hadza luego comen más carne y menos plantas.
El protocolo del estudio no preveía enumerar los alimentos ingeridos específicamente por cada donante de muestras de excrementos, lo que no permite especificar otros posibles vínculos entre la dieta y la microbiota. Pero sugiere que nuestros antepasados humanos tenían una microbiota en evolución estacional (como la de otros animales). El intestino humano podría tener un "biorritmo" sincronizado con la tasa de evolución de sus recursos alimenticios naturales, y en áreas hoy muy agrícolas o industrializadas, esta microbiota posiblemente podría estar desincronizada con el ciclo de las estaciones, tal vez. pero estaría por confirmar) al afectar nuestra salud intestinal.
Los hadza no presentan un "microbioma ancestral" específico, es la diversidad de bacterias que albergan la que es simplemente mayor y varía según las estaciones.
Los autores señalan que es cada vez más difícil realizar este tipo de estudio porque cada año hay menos cazadores-recolectores, dejando su forma de vida para integrarse en las aldeas vecinas o comunidades urbanas. Además, las ONG y los organismos gubernamentales les distribuyen ayuda alimentaria, principalmente de trigo y harina de maíz , que no varía con las estaciones. Una mejor comprensión de su salud, biología y estado nutricional podría ayudar a mejorar la relevancia de la ayuda alimentaria, argumentan los autores.
Otro estudio, la metagenómica , confirma en 2018 un estudio de 2016, según el cual el medio ambiente juega un papel importante en la estructuración de la microbiota, y este papel predomina en gran medida (en comparación con la ascendencia genética del huésped) como determinante de la formación de la microbiota intestinal humana. Este trabajo también muestra que varios fenotipos humanos están tan fuertemente asociados con su microbioma intestinal como con la genética del huésped. Este estudio se basa en datos genotípicos y microbiomáticos de 1.046 sujetos sanos con distintos orígenes ancestrales. En 2013, Song y sus colegas ya habían demostrado que las personas de una familia que viven juntas bajo el mismo techo comparten parte de su microbiota intestinal, incluso con su perro. El estudio de 2018 confirma que esto también es cierto para las personas que no tienen parentesco genético.
La dieta, pero también los fármacos ( en particular los antibióticos ) juegan un papel importante a la hora de explicar las diferencias de microbiota observadas entre personas cercanas y que viven en el mismo entorno.
Conocer el microbioma de una persona mejora significativamente la precisión de la predicción de muchos rasgos humanos, incluido el nivel de glucosa en sangre (modulado por la microbiota) y el riesgo de obesidad ; mucho mejor que los modelos basados únicamente en datos genéticos y el entorno del huésped.
Estos resultados sugieren que debe ser posible manipular la microbiota para mejorar la salud, en diferentes contextos genéticos.
La microbiota intestinal está compuesta por una gran mayoría de bacterias anaeróbicas . La cantidad de arqueas y hongos es menor. La diversidad de virus presentes en la microbiota es muy alta (más de 140.000 bacteriófagos identificados en un estudio metagenómico en 2021) pero queda por explorar y es baja en comparación con la diversidad en el suelo (que alberga alrededor de veinte grupos diferentes de bacterias), que sugiere que la microbiota intestinal se ha "clasificado" del medio de acuerdo con factores biológicos (sexo, edad) y culturales (estilo de vida, higiene, dieta).
El 95% de la microbiota está representada por cuatro filos bacterianos sabiendo que hay más de 60:
La mayoría de los géneros bacterianos mencionados anteriormente ( Bacteroides , Prevotella , Alistipes , Akkermansia , Oscillibacter , Clostridium , Faecalibacterium , Eubacterium , Ruminococcus , Roseburia y Bifidobacterium ) son parte predominantemente de la microbiota. Géneros como Escherichia y Lactobacillus se encuentran en cantidades más pequeñas. También se han detectado otros grupos bacterianos raros como Fusobacterium , Lentisphaerae , Spirochaetes y TM7.
Los géneros de hongos actualmente conocidos de la microbiota intestinal incluyen Candida , Saccharomyces , Aspergillus y Penicillium .
En arqueas, solo se observó por primera vez un género: Methanobrevibacter , y más particularmente la especie Methanobrevibacter smithii , involucrado en la metanogénesis intestinal. Luego, la biología molecular ( por ejemplo, el uso del cistrón mcrA , como marcador molecular de la metanogénesis y del gen que codifica el ARNr 16S ) mostró que la diversidad de Archaea se había subestimado : antes de 2009, solo en el intestino de 63 humanos (recién nacidos, adultos y ancianos), se descubrieron nuevos filotipos , que no aparecen en ninguno de los cinco órdenes metanogénicos ya descritos. Podrían ser metanógenos y / o metanótrofos , quizás afiliados a Thermoplasmatales o cohabitando con miembros aún desconocidos de estos. Estos nuevos filotipos estaban más presentes cuanto más viejo era el huésped, lo que plantea interrogantes sobre su origen y su papel en la microbiota intestinal humana. Los datos microbiológicos y las mediciones de metano realizadas en el aire exhalado sugieren que el intestino humano no está colonizado por metanógenos antes de los 2-3 años (según Bond et al. En 1971, según Rutili et al. En 1996 o solo temporalmente desde el primer año de vida según Palmer et al. en 2007).
Los investigadores visualizan la microbiota intestinal como un órgano por derecho propio; “Como un 'órgano' metabólico magníficamente adaptado a nuestra fisiología, que respalda funciones que no necesitábamos desarrollar por nuestra cuenta. Estas funciones incluyen la capacidad de procesar elementos de nuestra dieta que de otro modo serían indigeribles, como los polisacáridos vegetales. " .
Los estómagos y el esófago sanos son relativamente "estériles" debido a su pH ácido. El duodeno y el yeyuno comprenden esencialmente bacterias aerobias-anaeróbicas facultativas (10 4 a 10 5 / ml, especialmente estreptococos). El íleon contiene anaerobios predominantes (10 5 a 10 8 / ml). En el colon predominan los anaerobios estrictos (10 9 a 10 11 / gramo de heces). La materia fecal contiene 10 10 a 10 11 de bacterias vivas y muertas / gramo de heces.
La microbiota intestinal humana está formada por microorganismos . La abundancia de estas especies difiere de un individuo a otro, pero su composición parece permanecer relativamente estable en adultos sanos. Así, un estudio de 2014 identificó 160 especies bacterianas por individuo entre las mil especies microbianas que podrían identificarse en diferentes cohortes humanas. El Instituto Nacional de Investigación Agrícola ha reconstruido 238 genomas de bacterias intestinales.
Antes de 2014, aún se desconocía el 75% de los genomas bacterianos intestinales. Esto da una mejor idea de la riqueza genética del ecosistema bacteriano del intestino humano: un metagenoma de más de tres millones de genes, es decir 120 veces más que el genoma humano. Los análisis estadísticos de estas comunidades intestinales serán a partir de ahora más precisos. A principios de 2019, un análisis metagenómico reveló 2.000 especies de bacterias intestinales hasta ahora desconocidas.
La metagenómica destacó marcadores de composición y diversidad del microbioma
Cada persona tiene su propia microbiota, pero los investigadores han demostrado la existencia de un centenar de especies bacterianas compartidas por todas las que constituyen el núcleo filogenético de la microbiota intestinal humana. Estos representan en masa más de un tercio de la microbiota intestinal.
La microbiota reúne varias funciones esenciales para su huésped humano, que también son compartidas por todos los individuos sanos.
Las especies microbianas de la microbiota no parecen asociarse por casualidad; habría un conjunto limitado de posibles comunidades conocidas como " enterotipos ". Hasta la fecha se han descrito tres tipos de comunidades de microbiota, una dominada por el género Bacteroides , la otra por Prevotella y finalmente la última, más compleja y diversa, dominada por los géneros microbianos pertenecientes al orden de los Clostridiales como Ruminococcus . Estos tres enterotipos principales no se verían influidos por el sexo, la edad o el origen geográfico.
Varios otros estudios, llevados a cabo en cohortes de pacientes , también han podido detectar enterotipos, pero aún se debate la existencia misma de enterotipos.
Además, se ha informado que los enterotipos podrían estar asociados con una dieta en particular. De hecho, los enterotipos dominados por Bacteroides están asociados a una dieta rica en grasas y / o proteínas animales. Los dominados por Prevotella corresponden a dietas altas en carbohidratos.
Otro estudio mostró que hay enterotipos similares a los humanos en los chimpancés, lo que sugiere que los enterotipos son el resultado de la coevolución entre el huésped y su microbiota.
En adultos sanos, los principales componentes de la microbiota permanecen estables. En cambio, en los bebés, la microbiota cambia muy rápidamente durante los primeros tres años de vida antes de madurar, es decir idéntica a la de los adultos. Por tanto, la composición de su microbiota varía según el modo de nacimiento , por vía vaginal o cesárea, luego dependiendo del ambiente post-natal: terapia antibiótica, alimentación con leche de vaca o de pecho, etc.
Cuantitativamente, el recién nacido acumula rápidamente una microbiota tan compleja como la de los adultos, especialmente durante la diversificación dietética durante el destete . Esta microbiota alcanza un equilibrio funcional a los dos o tres años.
La composición de la dieta de niños y adolescentes influye fuertemente en la de la microbiota. Así, la microbiota fecal de los niños africanos rurales que tienen una dieta más rica en fibra y productos vegetales tiene menos Firmicutes y una mayor tasa de Bacteroidetes (especialmente Prevotella y Xylanibacter ), mientras que los niños italianos con una dieta más dulce y carnosa tienen una microbiota más rica en Enterobacteriaceae. ( especialmente Escherichia ). En ambos casos, la microbiota parece haberse adaptado a la dieta del huésped.
Tan pronto como se diversifica el alimento, las especies pertenecientes a los phyla Bacteroidetes y Firmicutes superan en número a las poblaciones bacterianas iniciales.
Finalmente en los ancianos, el ecosistema intestinal permite más aeróbicos. Como resultado, existe una mayor proporción de proteobacterias , incluida la especie Escherichia coli . Al mismo tiempo, la población de bifidobacterias está disminuyendo y su diversidad se está debilitando. Los cambios en la composición de la microbiota pueden deberse a una alteración parcial del tracto intestinal y pueden ser la causa de desnutrición en los ancianos.
De manera más general, son las prácticas culturales, los estilos de vida y los patrones dietéticos a escala local o incluso mundial los que entran en juego en la interacción entre la microbiota y la salud.
Efectos del ejercicioRecientemente se ha demostrado un vínculo entre la microbiota intestinal y el ejercicio físico. Las interacciones entre la microbiota intestinal y el rendimiento físico dependen en particular de la intensidad del ejercicio y del nivel de entrenamiento.
Algunos autores sugieren considerar la microbiota como una entidad o como un órgano metabólico asociado al organismo de su portador; un órgano compuesto por una serie de organismos que puede llegar a 10 13 individuos, dominado por bacterias anaeróbicas, y que puede incluir de 500 a aproximadamente 1000 especies cuyo genoma colectivo se estima que contiene 100 veces más genes que el genoma humano. En la literatura científica, hay tres "funciones" principales de la microbiota intestinal humana:
L'exploration du métagénome , association du génome humain de l'hôte et de celui, bien plus riche, du génome du microbiote, permet régulièrement de découvrir, au sein de cette population intestinale de microorganismes essentiellement constituée de bactéries, des microbes qui semblent avoir un papel importante. Este es el caso de la bacteria Akkermansia muciniphila : gracias a su acción de hidrólisis de la mucina en la mucosa intestinal , evita la acumulación de moco, modula la permeabilidad intestinal y tiene efectos sobre la inflamación a nivel de la mucosa intestinal. Del tracto digestivo, pero también a nivel hepático y sanguíneo.
El sistema inmunológico es responsable de reconocer y responder a la presencia de moléculas extrañas o locales. Parece que algunas de sus funciones están ligadas a la relación que el huésped humano tiene con su microbiota. Algunas especies de bacterias simbióticas han mostrado capacidad para prevenir el desarrollo de enfermedades inflamatorias . La microbiota también contiene microorganismos capaces de inducir inflamación en determinadas condiciones. Por tanto, la microbiota tiene la posibilidad de controlar las respuestas pro y antiinflamatorias. La composición de la microbiota intestinal podría estar relacionada con su correcto funcionamiento.
Enfermedad intestinal inflamatoria crónicaQueda por explorar el papel de la microbiota intestinal humana en la enfermedad inflamatoria intestinal crónica . Sin embargo, ciertos componentes bacterianos parecen estar asociados con la enfermedad de Crohn . De hecho, los grupos de bacterias que forman parte de Clostridiales como Faecalibacterium se agotaron en pacientes afectados por esta enfermedad. Además, se ha demostrado que la especie Faecalibacterium prauznitzii podría ser un marcador de recurrencia crónica en pacientes con Crohn y que podría tener un papel protector a través de sus propiedades antiinflamatorias.
La microbiota intestinal es el equivalente a un órgano adicional que tiene una actividad metabólica general igual a la de un órgano como el hígado. Por tanto, una mejor comprensión del funcionamiento de las interacciones entre la microbiota y su huésped debería permitir mejorar el diagnóstico , el pronóstico y el tratamiento de las enfermedades metabólicas ( probióticos , prebióticos , trasplante de microbiota , etc. ).
ObesidadEl aumento de Firmicutes y la caída de Bacteroidetes irían acompañados de una facultad de la microbiota para almacenar más fácilmente la energía que aportan los alimentos . Esto constituiría un factor de riesgo de obesidad . Sin embargo, estos resultados siguen siendo controvertidos y no han sido replicados por otros estudios. De hecho, la microbiota misma está controlada en gran medida por el sistema inmunológico. Desde un punto de vista práctico, podemos destacar los probióticos que favorecen el aumento de peso y otros que tienen el efecto contrario . Además, otro estudio permitió correlacionar parámetros metabólicos con la riqueza de genes en la microbiota intestinal. Esta riqueza de genes puede modelarse rastreando solo una decena de especies microbianas. Por otro lado, esta riqueza de genes en la microbiota se asocia a la pérdida de peso con una dieta hipocalórica . De hecho, son los individuos más ricos en genes los que han perdido peso, incluso después de una fase de estabilización.
DiabetesLa microbiota intestinal es un factor clave en la resistencia a la insulina . Además, los investigadores han logrado clasificar a los pacientes con diabetes tipo 2 según su microbiota intestinal. En estos pacientes se observó una disminución significativa de las bacterias productoras de butirato y un aumento de las bacterias oportunistas que provocan un estado inflamatorio crónico. Se cree que alrededor de 60.000 genes de la microbiota intestinal están asociados con el estado diabético (tipo 2) del paciente.
Un estudio en pacientes obesos que tienen por un lado diabetes tipo 2 y por otro lado se han sometido a cirugía bariátrica ha demostrado que su microbiota se adapta a sus parámetros metabólicos e inflamatorios.
DigestivoLa digestión de azúcares complejos tiene lugar en el colon bajo la acción de una amplia variedad de enzimas. La microbiota es fundamental para la digestión de muchos alimentos en el intestino o el colon. De hecho, hasta 10.000 enzimas digestivas ( glucósido-hidrolasas (GH) y polisacáridos-liasas (PL) son producidas solo por bacterias (mientras que el genoma humano solo codifica 17 genes para la digestión de lactosa, sacarosa y almidón). Sin embargo, los humanos solo se recuperan Aproximadamente el 10% de las calorías provienen de la descomposición bacteriana. Se puede observar un cambio en la microbiota en el caso de la colonización bacteriana crónica del intestino delgado (SIBO), detectable por análisis de gas espirado , que puede ser un factor en muchos trastornos gastrointestinales funcionales .
Cirugía gástricaEl bypass gástrico es uno de los procedimientos más efectivos para tratar la obesidad mórbida. Permite, además de la pérdida de peso, cambios en los parámetros inflamatorios. Se ha observado que la microbiota se adapta a estas nuevas condiciones digestivas. algunos grupos bacterianos, como Feacalibacterium , se asociaron con parámetros inflamatorios, mientras que otros como Bacteroides se asociaron con la ingesta de alimentos. En esta misma cohorte, se observó con un enfoque metagenómico dirigido a los genes de ARN 16S que la diversidad bacteriana aumentaba después del bypass gástrico y que la composición de la microbiota se correlacionaba después del bypass con la actividad del tejido adiposo.
El funcionamiento del cerebro humano no solo está influenciado por la microbiota intestinal en una etapa muy temprana, sino también por su desarrollo.
AutismoDel 30 al 50% de las personas con autismo padecen problemas gastrointestinales crónicos, como dolor abdominal, diarrea y estreñimiento. La causa es un desequilibrio entre bacterias "buenas" y "malas" en el intestino y la ausencia de ciertas cepas beneficiosas como Bifidobacteria y Prevotella .
Esta alteración en la microbiota intestinal puede causar irritabilidad y afectar negativamente la capacidad de atención, las habilidades de aprendizaje y el comportamiento de las personas con autismo (TEA) .
En 2019, un estudio publicado en Scientific Reports sugirió efectos positivos a largo plazo de la terapia de transferencia de microbiota (MTT) en niños con autismo.
Los investigadores realizaron trasplantes fecales personalizados de microflora intestinal en 18 niños de 7 a 17 años con problemas gastrointestinales, con el objetivo de restaurar la diversidad bacteriana en el tracto digestivo.
Dos años después del tratamiento, los investigadores observan con respecto a los trastornos del comportamiento asociados con el TEA que:
Los padres también informaron una reducción lenta pero constante de los síntomas del TEA durante el tratamiento. El tratamiento aumentó considerablemente la diversidad microbiana intestinal de los sujetos y dos años después del trasplante fecal fue aún mayor y las bacterias esenciales Bifidobacteria y Prevotella todavía estaban presentes.
Debido al pequeño tamaño de muestra utilizado, se necesita más investigación para verificar la utilidad terapéutica de la terapia de transferencia de microbiota . El equipo de investigación planea continuar monitoreando a estos 18 niños y pronto realizar un ensayo en adultos y otra población de placebo.
La Revista Médica Suiza matiza enérgicamente las conclusiones divulgadas en la prensa pública en general, señalando que "la comunidad científica está llevando actualmente las heces al cielo" y que "cada mes, se añaden otras indicaciones terapéuticas para el trasplante fecal. de virtudes fantaseadas ” .
Algunos estudios han intentado comparar la microbiota de personas autistas y no autistas: pueden aparecer cambios significativos en la composición bacteriana, pero esto no se ha confirmado en todos los estudios. Además, es difícil establecer si estos cambios son una causa o una consecuencia del autismo.
EsquizofreniaLos estudios destacan la posibilidad de un papel clave para la microbiota intestinal en la patogénesis de la esquizofrenia .
Estado mental, estrés, ansiedad.La microbiota segrega vitaminas y produce o descompone una gran cantidad de moléculas, algunas de las cuales son importantes para el cerebro. Sin embargo, varía de una población a otra, lo que dificulta la interpretación de determinadas diferencias estadísticas o epidemiológicas. Un número creciente de estudios en el modelo animal, luego en humanos (pero con un pequeño número de pacientes), sugiere que existe una conexión bidireccional entre el microbioma y el cerebro (quizás a través del nervio vago que conecta directamente el cerebro ). cerebro, por lo que el microbioma podría afectar el estado de ánimo o el estrés y el comportamiento , y tal vez viceversa.
Por ejemplo, se ha demostrado que los ratones axénicos (sin microbiota) presentaban una respuesta al estrés alterada y, por tanto, tenían una disminución de la ansiedad en comparación con los ratones convencionales (con microbiota). Los investigadores han demostrado que las ratas desprovistas de microbiota son más susceptibles al estrés y la ansiedad. (Trabajo realizado por la Unidad Micalis de Jouy-en-Josas .)
En 2019, un estudio publicado en Nature Microbiology sobre dos grandes grupos de europeos concluyó que ciertas especies de bacterias intestinales están ausentes en los intestinos de las personas que padecen depresión , sin poder decir aún si son causa o consecuencia de la depresión. Los autores creen que algunas bacterias intestinales podrían producir moléculas que afectan el sistema nervioso e incluso el estado de ánimo. Los ensayos de trasplante fecal planificados en particular por la Universidad de Basilea (Suiza) deberían mostrar si, por tanto, es posible restaurar o modificar el microbioma intestinal de las personas deprimidas. En Bélgica, el microbiólogo Jeroen Raes, de la Universidad Católica de Lovaina y su equipo examinaron un panel de 1.054 personas reclutadas para estudiar su microbioma; en este grupo 173 personas estaban deprimidas o sentían que tenían una mala calidad de vida. Su microbioma se comparó con el de otros miembros del grupo y parecía que faltaban dos tipos de microbios ( Coprococcus y Dialister ) en los microbiomas de los sujetos deprimidos, mientras que todavía estaban presentes en el intestino de aquellos que afirmaban tener 'un buena calidad de vida. Esta diferencia persistió incluso después de controlar la edad , el sexo y el uso de antidepresivos (tres factores que se sabe que influyen en cualquier microbioma). Este estudio también mostró que el microbioma de las personas deprimidas contenía más bacterias involucradas en la enfermedad de Crohn , lo que sugiere un fenómeno inflamatorio asociado (posible causa o consecuencia). Los autores de este estudio también examinaron los resultados de otro panel de 1064 holandeses cuyo microbioma había sido muestreado; en este grupo, las mismas dos especies estaban ausentes en los deprimidos y, en particular, en siete sujetos diagnosticados de depresión clínica grave. Una relación de causa y efecto aún no es segura y se necesitan más estudios para probarla y comprenderla, si es que la hay, pero la evidencia apunta a una relación que vincula el estado de ánimo con los microbios intestinales.
Desde la década de 2010, los médicos y las empresas han estado explorando ciertos probióticos (la mayoría de las veces se toman por vía oral) para tratar la depresión, pero no incluyeron los microbios intestinales faltantes identificados en este estudio. André Schmidt ( neurocientífico de la Universidad de Basilea ) es responsable de un ensayo clínico de trasplante fecal en 40 personas deprimidas y en el Instituto Karolinska ( Estocolmo ) el biólogo Sven Pettersson sugiere que los médicos de salud mental consideren el perfil del microbioma de sus pacientes. Raes y col. Ya hemos enumerado 56 moléculas producidas o degradadas por microbios en nuestro intestino, todas necesarias para el correcto funcionamiento del sistema nervioso. Las bacterias del género Coprococcus, por ejemplo, parecen influir en el sistema dopaminérgico (la dopamina es una molécula esencial para la función cerebral y está implicada en la depresión). Pero aún no sabemos si podemos, y cómo, controlar la microbiota para protegernos contra la depresión. El mismo Coprococcus también secreta un antiinflamatorio ( butirato ) y se sabe que los procesos inflamatorios contribuyen a la depresión.
Un estudio publicado en la revista Cell enAgosto 2012Se siguió a 91 gestantes para caracterizar con mayor precisión la evolución de la microbiota intestinal durante el embarazo . Resulta que la composición de la microbiota cambia drásticamente. Las muestras de heces de 1 er y el 3 º trimestre se compararon, para describir una evolución que lleva a más inflamación y pérdida de energía. Durante el mismo estudio, estas observaciones se confirmaron mediante el trasplante de microbiota en ratones axénicos , es decir, ratones desprovistos de microbiota.
Los tratamientos con antibióticos afectan la ecología de la microbiota intestinal y su relación con el huésped humano. Se ha demostrado que la ciprofloxacina tiene un efecto fuerte y rápido sobre la microbiota intestinal con una pérdida de diversidad bacteriana y un cambio en la composición de la comunidad dentro de los 3-4 días posteriores a la toma del antibiótico.
Un prebiótico es un ingrediente no digerible que tiene beneficios para la salud al estimular selectivamente el crecimiento o la actividad de una bacteria específica (o una pequeña población bacteriana) en el colon. Según la OMS / FAO, un probiótico "es un microorganismo vivo que, cuando se ingiere en cantidad suficiente, produce efectos beneficiosos sobre la salud de quienes lo consumen" .
La Bacterioterapia Fecal , también llamada trasplante microbiano fecal, consiste en utilizar la microbiota de un individuo sano, que actúa como heces de un donante , como tratamiento de un paciente cuya microbiota intestinal está alterada. Esta técnica se utiliza actualmente principalmente para el tratamiento de infecciones recurrentes por Clostridium difficile , pero también se está considerando para el tratamiento de otras enfermedades.
Gracias al avance del cultivo (pero aún no sabemos cómo cultivar muchos microbios, intestinal en particular), gracias al trabajo colaborativo entre equipos de investigación ( Human Microbiome Project Consortium , gracias a las observaciones microscópicas y a los avances en la secuenciación genética y la metagenómica La ciencia avanza en la constitución del catálogo bacteriano de la microbiota intestinal humana. Sin embargo, este inventario aún en 2019 es muy incompleto. También se confirma que la microbiota intestinal está en la mujer (y por tanto en el recién nacido) parcialmente ligada a la de la vejiga y vagina .
Uno de los medios para estudiar sus propiedades y función e interacciones con la fisiología y el metabolismo del huésped es colonizar de manera controlada el tracto digestivo de ratas o ratones axénicos (es decir, nacidos y criados sin exposición a microbios vivos). Estos animales están colonizados por flora microbiana seleccionada de una o más especies, o comunidades enteras de murinos o humanos normales o enfermos. Luego, los investigadores pueden examinar la transmisibilidad de los fenotipos fisiológicos y / o patológicos sospechosos, y probar el papel de la microbiota para uno o más fenotipos particulares. Así, se ha demostrado recientemente que la microbiota intestinal controla o regula en los ratones así testados la masa ósea, el almacenamiento de grasa corporal, la angiogénesis intestinal y el correcto desarrollo de la respuesta inmunitaria .
También se ha demostrado en ratones axénicos que la flora intestinal parece desempeñar un papel importante en el metabolismo energético con posibles vínculos con al menos algunas de las formas de obesidad .
La microbiota incluso es capaz de regular la expresión de ciertos genes en el huésped, lo que podría sugerir relaciones simbióticas avanzadas.
Al producir sustancias similares a los neurotransmisores, las bacterias del intestino humano podrían comunicarse, a través de los sistemas cardiovascular y nervioso, con el cerebro. Este hallazgo abre la puerta a nuevas investigaciones sobre la microbiota intestinal como órgano que influye en el comportamiento.
La metagenómica es la secuenciación y análisis del ADN de microorganismos en muestras de diversos ambientes (océano, tierra, aire, cuerpo humano ...) sin que se requiera el cultivo de estos microorganismos. Esta técnica representó un gran avance en la comprensión de la microbiota intestinal humana, un entorno en el que el 75% de las bacterias no se consideran hoy cultivables en el laboratorio. La11 de abril de 2008se lanza el proyecto europeo MetaHIT. Coordinado por INRA , tiene como objetivo estudiar el genoma de todas las bacterias que constituyen la flora intestinal humana con el fin de caracterizar sus funciones y sus implicaciones en la salud .
Los primeros resultados de MetaHIT:
"Todas las enfermedades comienzan en el intestino ..."
- Cita atribuida a Hipócrates .
Desde principios de la década de 2000, ha existido un consenso médico sobre la importancia de la microbiota para la salud. Los datos de animales de laboratorio y humanos sugieren que una microbiota intestinal normal mejora el metabolismo de su huésped al aumentar la eficiencia energética y la calidad de la digestión . La microbiota también interviene modificando ciertos compuestos derivados del huésped y ciertas vías metabólicas, y mejorando la inmunidad.
Un desequilibrio de la microbiota intestinal puede inducir o permitir el desarrollo de patologías como la obesidad, las enfermedades cardiovasculares y ciertos síndromes metabólicos (diabetes tipo 2 en particular), en particular a través de la producción de inflamasomas .
Un desequilibrio en la microbiota puede conducir al drástico aumento de ciertas especies bacterianas como C. difficile , normalmente presentes en cantidades muy pequeñas en la microbiota sana. Esta condición causa una diarrea extremadamente debilitante. El tratamiento más eficaz hasta la fecha es el trasplante fecal, que sustituye a los antibióticos en este caso concreto.
Sin embargo, la gran complejidad de esta comunidad microbiana, viral y fúngica significa que los vínculos de causa y efecto aún no se comprenden bien. Las técnicas recientes permiten deducir la naturaleza de la microbiota individual mediante el análisis del aliento. Los estudios actuales muestran que:
Por tanto, una mejor comprensión del funcionamiento de las interacciones entre la microbiota y su huésped debería permitir mejorar el tratamiento de las enfermedades metabólicas ( probióticos , prebióticos , bacterioterapia fecal, etc. ). La exploración del metagenoma (asociación del genoma humano del huésped y el genoma mucho más rico de la microbiota) podría contribuir a esto.
Las bacterias en el intestino, al "digerir" ciertos medicamentos, pueden interferir con ciertos tratamientos médicos. Y dado que la microbiota varía entre individuos, afecta la efectividad de ciertos medicamentos de manera diferente según el paciente. Así, enjunio de 2019, un artículo de la revista Science encuentra que dos bacterias de nuestra microbiota intestinal, Enterococcus faecalis y Eggerthella lenta , degradan la mayor parte del principal fármaco utilizado contra la enfermedad de Parkinson , la levodopa (L-dopa) , que debe llegar al cerebro hasta allí para convertirse en dopamina . E faecalis convierte el fármaco en dopamina demasiado pronto en el intestino en lugar de en el cerebro; incluso con Carbidopa (un compuesto que se cree que inhibe la reacción de transformación en el intestino), hasta un 56% de L-dopa no llega al cerebro, con variaciones según el paciente. En 2019 se identificaron el gen y las enzimas bacterianas responsables de esta biodegradación temprana del fármaco. Se ha desarrollado una nueva molécula (AFMT), mil veces más eficaz in vitro que la carbidopa. Además, parece que E. faecalis convierte el fármaco en dopamina, y luego las bacterias ( E lenta ) convierten esta dopamina en meta-tiramina que parece tener efectos tóxicos (trastornos gastrointestinales graves y arritmias cardíacas).