El microbioma intestinal es un ecosistema complejo que se encuentra principalmente en el tracto gastrointestinal (GI). Cambios de composición o funcionales dentro de la microbiota intestinal contribuyen a la salud y la enfermedad, incluidos los atributos inmunitarios, metabólicos y neuroconductuales. La composición de la microbiota intestinal puede ser muy variable y diversa entre individuos, aunque algunas especies bacterianas clave suelen estar presentes en la mayoría.
El tracto gastrointestinal humano contiene hasta un 1013-1014 células bacterianas, compuestas por hasta 1.000 especies diferentes. Esto es diez veces más que las células del cuerpo humano. Se calcula que más de 70% de todos los microbios del cuerpo humano se encuentran en el intestino (delgado y grueso).
La microbiota intestinal parece ejercer una gran variedad de propiedades funcionales que influyen en la fisiología y la patología humanas: modulación de la absorción y la cosecha de energía mediante la producción de vitaminas y la fermentación de componentes alimentarios no digeribles, influencia en la homeostasis intestinal, el desarrollo, la función y la maduración del sistema inmunitario y el metabolismo de los fármacos.
Factores no dietéticos que afectan a la microbiota intestinal
La microbiota intestinal está formada por una combinación de factores extrínsecos (por ejemplo, el estilo de vida y el consumo de drogas) e intrínsecos (por ejemplo, la genética). Sin embargo, genética son responsables de un mero nivel medio de 8,8% de la composición de la microbiota intestinal. Esta última está muy individualizada en función del huésped y se forma a lo largo de la vida, con una composición única de bacterias que comienza en el nacimiento.
Desde las primeras etapas de la vida, varios factores ''no dietéticos'' parecen influir en la composición de la microbiota intestinal. Las principales influencias en la microbiota neonatal son el modo de parto, la alimentación del lactante, el uso de antibióticos, la edad gestacional y la hospitalización del lactante. El nacimiento a término, el parto vaginal, la hospitalización breve, la menor exposición a antibióticos y la lactancia materna se asocian a una microbiota intestinal más ''beneficiosa''. Por lo tanto, la microbiota intestinal experimenta cambios drásticos poco después del nacimiento con la lactancia, seguidos de un cambio secundario con la introducción de alimentos sólidos, y se estabiliza en torno a los tres años de edad. A los tres años, se ha establecido un entorno microbiano más estable y parecido al de los adultos, con mayor resistencia a las perturbaciones. Después de ese momento, factores ambientales como la dieta y la medicación, pero también las alteraciones del sistema inmunitario, pueden seguir influyendo en la composición del microbioma intestinal. De hecho, se sospecha que la microbiota intestinal sigue desarrollándose después de la primera infancia.
Efecto de la dieta en la microbiota intestinal
A pesar de la tendencia a la estabilidad microbiana en la edad adulta, la calidad y la cantidad de los nutrientes pueden seguir influyendo en la microbiota intestinal. En concreto, se cree que la dieta explica más del 20% de las variaciones estructurales de la microbiota en los seres humanos, lo que indica el potencial de las estrategias dietéticas en la gestión de enfermedades a través de la modulación de la microbiota intestinal. Una dieta variada y, en particular, el número de tipos diferentes de alimentos vegetales consumidos, se ha asociado a una mayor diversidad microbiana. Alteraciones de la dieta puede inducir la aparición de nuevas especies y la proliferación de otras, aumentando la diversidad y riqueza de bacterias beneficiosas. Sin embargo, aún está por descubrir la duración de cualquier intervención dietética necesaria para provocar un cambio permanente en el perfil microbiano central. En los seres humanos, se producen cambios rápidos pero transitorios en la microbiota intestinal en respuesta a las intervenciones dietéticas. Por ejemplo, los cambios en la ingesta de fibra se correlacionan positivamente con un cambio en la abundancia de 15% de la comunidad microbiana al día siguiente. El contenido, la cantidad y el tipo de fibra parecen ser determinantes críticos de la microbiota, especialmente la fibra de frutas y cereales. No obstante, sin un consumo continuado, los cambios microbianos se pierden al cabo de veintiocho días sin consumo continuado.
Del mismo modo, las dietas exclusivamente vegetales o exclusivamente animales modificaron la composición de la microbiota intestinal, y la dieta basada en animales mostró una disminución significativa de los niveles de bacterias buenas en 24 horas. Sin embargo, la microbiota de los sujetos volvió a su estado basal a los tres días de la intervención.
Además, la pérdida de peso inducida por la dieta se asocia con cambios específicos en la composición microbiana intestinal en términos de aumento de bacterias beneficiosas antiinflamatorias y reducción de patógenos.
En definitiva, aunque se ha demostrado que la dieta facilita cambios en la composición microbiana en tan sólo tres días, los cambios sostenibles y a largo plazo en la dieta habitual son los principales impulsores para mantener los efectos de la dieta en la microbiota intestinal.
La fibra alimentaria es el nutriente más comúnmente aceptado por ejercer un impacto beneficioso sobre la composición de la microbiota. Otros componentes de los alimentos, como los polifenoles, un grupo de antioxidantes, también se consideran beneficiosos. En el otro extremo del espectro, un patrón dietético occidental, con un mayor consumo de carbohidratos refinados, productos animales ricos en grasas y alimentos muy procesados, está relacionado con cambios desfavorables en la composición de la microbiota intestinal.
Sin embargo, los conocimientos actuales sobre el impacto a largo plazo de determinados hábitos alimentarios en la microbiota intestinal son limitados, por lo que no se pueden extraer conclusiones sólidas.
El efecto del ejercicio en la microbiota intestinal
El ejercicio puede reforzar los cambios en la diversidad y composición de la microbiota intestinal. Estos cambios pueden traducirse en una reducción de las bacterias intestinales inflamatorias y sus metabolitos y un aumento de los productos microbianos beneficiosos, como el butirato, asociados a una mejora de la salud metabólica y la sensibilidad a la insulina. En concreto, al menos en el grado recomendado por la OMS (150 minutos de actividad física aeróbica de intensidad moderada a lo largo de la semana o 75 minutos de actividad física aeróbica de intensidad vigorosa a lo largo de la semana), ejercicio físico modificó la composición de la microbiota intestinal, promoviendo una mayor abundancia de bacterias beneficiosas.
Sin embargo, incluso las sesiones de ejercicio intenso (>70%VO2max) o eventos de ultra-resistencia (por ejemplo, triatlón), aunque conducen a un aumento de la respuesta inflamatoria sistémica e intestinal justo después, estos cambios son sólo temporales, y los beneficios de una intensidad de ejercicio tan alta superan los inconvenientes temporales.
Por último, además del efecto del ejercicio per se, el estado de forma general también influye en el microbioma. Así, se ha demostrado que el microbioma de las personas en forma presenta una mayor producción de metabolitos bacterianos beneficiosos, como el butirato.
Microbiota intestinal y salud metabólica
Pruebas recientes sugiere el papel potencial de la microbiota intestinal como factor patógeno que afecta al equilibrio metabólico del huésped y a trastornos como el síndrome metabólico. El síndrome metabólico se define por la interconexión de factores fisiológicos, bioquímicos, clínicos y metabólicos relacionados con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular y diabetes mellitus de tipo II. Más concretamente, las principales características del síndrome metabólico son el aumento de la presión arterial, la dislipidemia, el aumento de la glucosa en ayunas y la obesidad central.
El mecanismo por el que las bacterias intestinales conducen a la obesidad pasa por funciones metabólicas complejas, como el apetito del huésped, la absorción de energía y la obtención de energía. Más concretamente, los microbios intestinales hidrolizan y fermentan los polisacáridos de la dieta que no son digeridos ni absorbidos por el intestino delgado y producen ácidos grasos de cadena corta (AGCC). A su vez, los AGCC, como el propionato, el butirato y el acetato, son absorbidos en el colon y utilizados como fuente de energía por el huésped, aumentando la ingesta calórica diaria.
A la larga, la interacción entre los productos microbianos, como los AGCC, y el sistema inmunitario del huésped conduce a la endotoxemia metabólica, responsable del desarrollo de la obesidad y la resistencia a la insulina, de ahí el síndrome metabólico. El desarrollo progresivo de intolerancia a la glucosa y diabetes se produce con la correspondiente disminución de bacterias antiinflamatorias y el aumento de patógenos.
Por otra parte, el sobrepeso y la obesidad provocan cambios funcionales en la propia microbiota intestinal, lo que conduce a una producción aún mayor de AGCC, con el consiguiente aumento de la capacidad de obtención de energía y, por tanto, efectos más perjudiciales sobre el peso y la salud metabólica.
Sin embargo, no está claro cómo y por qué, en los sujetos obesos, la microbiota intestinal parece extraer más energía de los alimentos ingeridos.
No obstante, se reconoce que una baja riqueza genética en la microbiota intestinal, que refleja una diversidad microbiana reducida, está correlacionada con la adiposidad general, la resistencia a la insulina, el aumento del número de microbios intestinales inflamatorios y la disminución del número de microbios intestinales beneficiosos en comparación con los individuos con una alta riqueza genética bacteriana.
Además, un subgrupo de sujetos con escasa riqueza genética microbiana ha mostrado una menor capacidad de respuesta a las estrategias terapéuticas contra el síndrome metabólico, como la dieta y el ejercicio.
Microbiota intestinal y salud mental
Una función intestinal sana se ha relacionado con el funcionamiento normal del sistema nervioso central (SNC). Las hormonas, los neurotransmisores y los factores inmunológicos liberados por el intestino envían señales al cerebro directamente o a través de las neuronas autónomas. Recientemente han surgido estudios centrados en las variaciones del microbioma y su efecto en diversos trastornos del SNC, entre ellos ansiedad, depresión y autismo. Como ya se ha mencionado, la endotoxemia metabólica se desarrolla cuando el microbioma humano se ve desafiado por factores dietéticos, medicamentos como los antibióticos, etc. Las bacterias patógenas y sus metabolitos se filtran a través del intestino a la circulación sistémica, perjudicando la salud del huésped, incluidos trastornos psiquiátricos como la depresión y el autismo.
Microbiota intestinal y salud intestinal
La relación entre el intestino y el cerebro es recíproca. En otras palabras, por mucho que una microbiota intestinal poco saludable pueda provocar problemas de salud mental, el cerebro puede afectar igualmente al tracto gastrointestinal. Este último es sensible a las emociones, y sentimientos como la ira, la ansiedad o la tristeza pueden desencadenar síntomas en el intestino. Esto es especialmente cierto en el caso de trastornos gastrointestinales funcionales sin causa física aparente. Muchos pacientes con trastornos gastrointestinales funcionales, como el síndrome del intestino irritable (SII), perciben el dolor de forma más aguda que las personas sanas, y el estrés puede empeorar los síntomas gastrointestinales existentes.
Microbiota intestinal y salud pulmonar
Cada vez hay más pruebas de que la microbiota intestinal está estrechamente relacionada con la salud y las enfermedades respiratorias, ya que desempeña un papel crucial en el desarrollo del asma, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la fibrosis quística (FQ), el cáncer de pulmón y las infecciones respiratorias.
El uso de antibióticos y medicamentos supresores de ácidos en los primeros años de vida, el consumo de comida rápida, el parto por cesárea y la alimentación con leche artificial, todos ellos factores que se sabe que afectan negativamente a la microbiota intestinal, están relacionados con un mayor riesgo de asma. Por el contrario, un consumo elevado de fibra, el parto vaginal y la lactancia materna, todos ellos factores que se sabe que afectan positivamente a la microbiota intestinal, se correlacionan negativamente con el asma.
Un estudio reciente mostraron una conexión entre la baja diversidad microbiana intestinal en los primeros años de vida y el asma en la infancia. Además, los lactantes alimentados con leche artificial presentaban una menor diversidad microbiana intestinal y un mayor riesgo de asma y enfermedades alérgicas en comparación con los alimentados con leche materna.
Por otra parte, en los pacientes con FQ, la microbiota intestinal presentaba una abundancia, riqueza y diversidad bacterianas reducidas y composiciones microbianas diferentes en comparación con sus controles sanos.
El tabaquismo también puede afectar a la microbiota intestinal favoreciendo la proliferación selectiva de las bacterias inflamatorias y sus metabolitos, que pueden entrar en la circulación sistémica a través de la sangre y el sistema linfático y regular las respuestas inflamatorias en los pulmones, provocando así enfermedades pulmonares.
Probióticos y prebióticos
Los probióticos son microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, pueden colonizar y proliferar en el intestino, influyendo así en la microbiota intestinal y confiriendo posiblemente un efecto beneficioso para la salud del huésped. Varios estudios han demostrado que las cepas probióticas, en particular las de las especies Lactobacillus y Bifidobacterium, ejercen múltiples efectos beneficiosos, como el tratamiento de infecciones y diarreas asociadas a antibióticos, la mejora de la tolerancia a la glucosa y la resistencia a la insulina en la diabetes de tipo II, así como la remisión y el mantenimiento de la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), entre otros. Sin embargo, las pruebas disponibles que sugieren el uso de probióticos para el tratamiento de estas enfermedades son aún escasas.
Por otro lado, los prebióticos se definen como polisacáridos no digeribles que promueven la estimulación selectiva del crecimiento de un número limitado de especies de la microbiota intestinal que confieren beneficios para la salud del huésped. Los prebióticos más estudiados son la inulina y varios tipos de fructooligosacáridos, es decir, azúcares vegetales, presentes de forma natural en frutas y verduras. Un ensayo clínico reciente que exploraban los efectos beneficiosos de los prebióticos en sujetos con síndrome metabólico informaron de una reducción estadísticamente significativa de los niveles postprandiales de glucosa e insulina. Sin embargo, los datos relativos a su impacto sobre el peso corporal, la pérdida de grasa y la saciedad siguen siendo controvertidos.
En consecuencia, aunque varios estudios han comunicado resultados alentadores de su administración, aún no han surgido pruebas clínicas sólidas que recomienden su uso terapéutico para las enfermedades metabólicas, y todavía faltan conocimientos sobre su eficacia a largo plazo y su impacto clínico en la composición de la microbiota intestinal.
Principales conclusiones
Las células humanas son diez veces menores que las bacterianas, 70% de las cuales se encuentran en el intestino.
La microbiota intestinal se forma por una combinación de factores extrínsecos (por ejemplo, el estilo de vida y el consumo de drogas) e intrínsecos (por ejemplo, la genética), donde la genética es responsable sólo de una〜9% de su composición.
La dieta y el ejercicio son dos de los pocos factores ambientales que pueden cambiar de forma permanente la composición de un microbioma adulto ya establecido.
La microbiota intestinal está implicada en muchas enfermedades crónicas graves, como la diabetes de tipo II, el asma, el autismo y la depresión.
Longevidad
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