Microbiota y enfermedad metabólica
La relación entre el microbiota y el metabolismo ha abierto nuevas puertas en el mundo de la investigación en las últimas décadas. Nuestro organismo está formado por unos billones de microorganismos inimaginables cuya composición equilibrada tiene un papel fundamental en la salud. La obesidad, la diabetes o el síndrome metabólico son algunas de las enfermedades que se pueden derivar de los desequilibrios de esa composición.
en 1914, el filósofo Ortega y Gasset pronunció la célebre frase “Yo soy yo y mis circunstancias”. En este caso, nos viene mejor la frase “Yo soy yo y mi microbiota”.
La microbiota está formada por todos los microorganismos que habitan en nuestro organismo. Está formado principalmente por bacterias, aunque también aparecen hongos, levaduras y virus, entre otros [1]. ¿Cómo los virus? Tranquilamente, la relación entre nuestro organismo y estos microorganismos es en general simbiótica, es decir, esta relación es beneficiosa para ambas partes. De hecho, mantienen el estado fisiológico normal del cuerpo en un equilibrio dinámico [2] y participan en la inmunidad [3].
El microbiota se encuentra en cualquier lugar de nuestro cuerpo en contacto con el medio externo: intestinos (famosa flora intestinal), boca, piel y vagina [1]. En total, alberga 38 billones de microorganismos, más de células humanas del cuerpo (30 billones) [4]. Dicho de otra manera, las células microbianas son más abundantes en nuestro cuerpo que las células humanas.
El microbiota intestinal o flora intestinal es el microbiota más importante y también el más versátil. Tiene tres características principales: complejidad, dinamicidad y heterogeneidad [2].
Es complejo porque está formado por un gran número de microorganismos. Sin embargo, como ocurre con los apellidos, existen grupos de bacterias que son muy abundantes: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinomycetes, y Proteus [2]. Es dinámica porque puede variar según la dieta o el estilo de vida. Por último, es heterogéneo debido a la diferente composición de la flora intestinal entre las distintas zonas del intestino.
Como ya hemos mencionado, dentro de nuestro cuerpo hay un mundo de microbios disparatado, y estos pequeños organismos tienen una gran importancia en nuestra salud. Curiosamente, esta comunidad microbiana comienza a formarse antes del nacimiento, ya que la madre la transmite al feto [5].
No obstante, sigue desarrollándose después del nacimiento, influyendo en este desarrollo factores como el método del parto, la dieta (lactancia materna o fórmula), la higiene y el uso de antibióticos. Es importante destacar que los tres primeros años de vida son imprescindibles para la formación de una microbiota estable similar a la de un adulto, posteriormente esta comunidad microbiana tiene una influencia notable tanto en nuestro sistema inmunológico como en el neurológico [5].
Sin embargo, a lo largo de la vida, el ecosistema intestinal puede sufrir cambios que afectan al delicado equilibrio entre los microbios y nuestro cuerpo, una situación que se conoce como disbiosis. Estas alteraciones pueden producir problemas como la inflamación, los trastornos metabólicos o la resistencia a la insulina, lo que aumenta el riesgo de padecer enfermedades metabólicas (Figura 1) [5].
La comunidad de microorganismos que habita en nuestros intestinos ha tenido cada vez más interés científico en las últimas décadas. A medida que se profundiza en la comprensión de esta red biológica, se han descubierto conexiones explicativas entre la composición de la microbiota y algunos estados de salud, incluyendo diabetes, obesidad y síndrome metabólico.
Obesidad
Todos sabemos lo que es la obesidad, pero ¿cómo la define la Organización Mundial de la Salud? La obesidad es un exceso de acumulación de grasa, peligroso para la salud [6].
¿Y de dónde sale esa grasa? Al fin y al cabo, es el resultado de un balance energético positivo [7]. Es decir, se produce cuando las calorías que obtenemos de la dieta superan las que nuestro organismo necesita para desempeñar sus funciones.
Pero, ¿por qué no engorda a mi compañero si no practica deporte y come un montón? Porque la obesidad, como la mayoría de las enfermedades, también depende de los genes [8]. Sin embargo, en los últimos tiempos se ha visto que el microbiota también influye.
En un estudio se compararon los microbios de ratones obesos y ratones delgados [9]. Los polisacáridos que no podemos digerir ni absorber (grandes y complejas moléculas de azúcar) pueden digerir las microbiotas de los ratones obesos, ya que para ello cuenta con una especie de tijera. Gracias a estas tijeras llamadas enzimas, los polisacáridos se cortan y se convierten en azúcares simples, que pueden absorberlos.
En resumen, los ratones obesos aprovechan mejor las calorías ingeridas gracias a su microbiota. De hecho, los excrementos de los ratones obesos tienen menos calorías. Por ello, aunque los ratones obesos y los ratones delgados se alimenten de la misma manera, el balance energético de los ratones obesos será más positivo y se acumulará la grasa. Es más, si el microbiota de los ratones obesos se transforma en ratones delgados, los ratones delgados comienzan a almacenar grasa.
Todo esto, por supuesto, se puede extrapolar al ser humano. Y sí, aunque parezca repugnante, la manipulación de la microbiota puede convertirse en una importante estrategia terapéutica para regular el balance energético de las personas obesas [7].
Diabetes y síndrome metabólico
Ya hemos visto qué es la obesidad, pero ¿cómo se pueden definir la diabetes y el síndrome metabólico? El síndrome metabólico es un conjunto de anormalidades metabólicas que hacen referencia a la coexistencia de determinados factores de riesgo para el desarrollo de la enfermedad cardiovascular. Entre estas anormalidades metabólicas se encuentra la resistencia a la insulina, entre otras [10]. La diabetes es una enfermedad crónica que se produce cuando el área no segrega suficiente insulina o el cuerpo no utiliza eficazmente la insulina producida [11]. Pero, ¿de qué hablamos cuando hablamos de la palabra Insulina? La insulina es una hormona que regula la concentración de glucosa en sangre, glucemia. Cuando la concentración de glucosa en sangre es muy alta, se consigue desprender la hormona de insulina y disminuir la concentración, y mantener la regulación adecuada [12].
Con toda claridad, ¿no? Así pues, para seguir adelante con esta historia, ¡ha llegado la hora de presentar a los participantes TLR!
Los TLRs o Receptores Tipo Toll son unas antenas microscópicas que detectan señales en nuestro cuerpo. Estos receptores aparecen en las células del epitelio intestinal y regulan la colonización de las bacterias, es decir, se encargan de mantener a un nivel adecuado las cantidades de las distintas bacterias [13].
Aunque dentro de la familia TLR hay muchos subgrupos, el TLR2 es especialmente importante en la diabetes. Se ha observado que en la flora intestinal de ratones sin receptor TLR2 hay menos bacterias del género Bifidobacterium. Estos bifidobacterium actúan como parches en los intestinos y su deficiencia provoca un aumento de la permeabilidad intestinal. Como consecuencia, las toxinas bacterianas atraviesan el epitelio intestinal y entran en circulación, produciendo inflamación que aumenta el riesgo de padecer diabetes mellitus. Este mecanismo nos ofrece dos posibilidades de tratamiento. Por un lado, se pueden utilizar antibióticos que atacan a bacterias de otros géneros para promover la proliferación de bacterias del género Bifidobacterium. Por otro lado, el microbiota de ratones sanos se puede trasplantar en la flora intestinal de ratones sin TLR2 [7].
Asimismo, el desequilibrio de algunas bacterias intestinales puede originar problemas directamente relacionados con la resistencia a la insulina y, por tanto, la diabetes. Como ya se ha mencionado, la insulina regula la concentración de glucosa en sangre. Si se desarrolla la resistencia a la insulina, las células del cuerpo no pueden responder adecuadamente a la insulina. En principio, el cuerpo puede mantener los niveles de azúcar en la sangre dentro de su nivel habitual, aumentando la producción de insulina. Sin embargo, a medida que la resistencia a la insulina empeora y el páncreas no puede seguir produciendo suficiente insulina para superar esta resistencia, los niveles de glucosa en sangre aumentan, lo que lleva a la diabetes tipo II. La diabetes tipo II se concibe, por tanto, como una hiperglucemia causada por la resistencia a la insulina [14].
Confirmando lo expuesto, se han encontrado enlaces entre la composición del microbiota y la resistencia a la insulina en personas con diabetes tipo II [7]. Así las cosas, el tema de la diabetes tipo II ha quedado claro, sí, pero ¿qué pasa con la diabetes tipo I? La microbiota también se puede asociar a la diabetes tipo I, que es una enfermedad autoinmune que se produce en las etapas tempranas de la vida. Una enfermedad autoinmune es una alteración causada por el propio sistema inmunitario que afecta a las células del propio organismo. En este caso, la diabetes tipo I destruye selectivamente algunas células del área y causa déficit de insulina [15]. En estudios con ratones y ratones se ha observado que algunas bacterias intestinales afectan a la incidencia de esta enfermedad y que el desequilibrio de los TLR y la composición modificada de la microbiota pueden producir diabetes tipo I [7].
Por último, y siguiendo con los ratones, en los estudios realizados con estos animales, se observó que los cultivos en un ambiente libre de gérmenes (con todos los receptores TLR al nivel adecuado) estaban protegidos de resistencia a la insulina, obesidad y otras enfermedades, a pesar de la riqueza en grasas dietéticas donadas. Por el contrario, al colonizar estos ratones protegidos con microbiota intestinal de ratones con la deficiencia del receptor concreto TLR5, desarrollaron rápidamente el síndrome metabólico. Este receptor concreto conoce los patrones microbiológicos, por lo que en la investigación se puso de manifiesto la relación del síndrome metabólico con el microbiota. Por si fuera poco, también se han identificado en los seres humanos algunas comunidades específicas de bacterias intestinales relacionadas con el síndrome metabólico [7].
Todavía hay mucho que investigar sobre el microbiota. Los avances técnicos permiten cada vez comprender mejor los mecanismos subyacentes a la obesidad, la diabetes, el síndrome metabólico y otras enfermedades, así como sus relaciones. De esta manera, se abre la puerta a la futura generación de nuevas oportunidades de prevención y tratamiento, a la vez que se espera que estas enfermedades puedan aliviar su carga en los sistemas sanitarios.
Bibliografía
[1] Hou, Kaijian, Zhuo Xun Wu, Xuan Yu Chen, Jing Quan Wang, Dongya Zhang, Chuanxing Xiao, Dan Zhu, Jagadish B. Koya, Liuya Wei, Jilin Li, and Zhe Sheng Chen. 2022. “Microbiota in Health and Diseases.” Signal Transduction and Targeted Therapy 7(1).
[2] Chen, Yinwei, Jinghua Zhou, and Li Wang. 2021. “Role and Mechanism of Gut Microbiota in Human Disease.” Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 11.
[3] Belkaid, Yasmine, and Oliver J. Harrison. 2017. “Homeostatic Inmunity and the Microbiota.” Inmunity 46(4):562–76.
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[6] https://www.who.int/health-topics/obesity#tab=tab_1
[7] Hemarajata, Peera, James Versalovic, and Lucero Dra Lau. 2013. traducciones Corporales del Clinical Chemistry La Microbiota Intestinal Humana y El Metabolismo Humano: Implicaciones Con La Obesidad y La Diabetes`Sridevi Diabetes`diabetes`Sridevi.” Acta Bioquím Clín Latinoam 47(2):617–45.
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[12] Andrali, Sreenath S., Megan L. Sampley, Nathan L. Vanderford y Sabire Özcan. 2008. “Glucose Regulation of Insulin Gene Expression in Pancreatic β-Cells.” Biochemical Journal 415(1):1–10. exactamente: 10.1042/BJ20081029.
[13] Yiu, Jensen H. C., Bernhard Dorweiler y Connie W. Woo. 2017. “Interaction between Gut Microbiota and Toll-like Receptor: From Inmunity to Metabolism.” Journal of Molecular Medicine 95(1):13–20. exactamente: 10.1007/s00109-016-1474-4.
[14] Ta, con las coles. 2020. “Hypomagnesemia and Insulin Resistance: Better Understanding of the Pathophysiology of Type 2 Diabetes.” Insights Biomed 5(4):12. doi: 10.36648/2572-5610.4.4.76.
[15] Chellappan, Dinesh Kumar, Nandhini S. Sivam, Kai Xiang Teoh, Wai Pan Leong, Tai Zhen Fui, Kien Chooi, nico Khoo, Fam Jia Yi, Jestin Chellian, Lim Lay Cheng, Rajiv Dahiya, Gaurav Gupta, Gautam Cheng. 2018. “Gene Therapy and Type 1 Diabetes Mellitus.” Biomedicine & Pharmacotherapy 108:1188–1200. exactamente: 10.1016/j.biopha.2018.09.138.
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