CIENCIA

MICROBIOS PROBIÓTICOS

PÍLDORAS PERSONALIZADAS PARA EL MANTENIMIENTO DE NUESTRO SEGUNDO CEREBRO Y SALUD DEL CUERPO

POR DR. JUAN VILLAFAÑA ROJAS Y DR. MIGUEL J. BELTRÁN GARCÍA

PROFESORES DE BIOTECNOLÓGICAS Y AMBIENTALES

En los últimos cincuenta años, el ser humano ha experimentado cambios drásticos en su forma de vivir y alimentarse, originados por las exigencias sociales y un mayor acceso a la comida y al cuidado de la salud. La alimentación es de vital importancia para obtener elementos nutritivos necesarios para el desarrollo físico y mental. La asimilación de los nutrientes requiere un aparato digestivo saludable para transformar los alimentos en componentes más sencillos para su absorción y aprovechamiento. Sin embargo, el proceso es más complejo que solo “licuar y absorber”. Estudios sobre el funcionamiento de nuestro sistema digestivo revelaron que el conjunto de microorganismos que habitan los intestinos (bacterias, hongos, virus y protozoarios), conocido como “microbiota intestinal”, es fundamental para la salud de un individuo.

La microbiota, mal llamada “flora intestinal”, participa activamente en la modulación de procesos fisiológicos relacionados con el desarrollo del sistema inmune, la síntesis de vitaminas, la eliminación de patógenos y la toma eficiente de nutrientes, pero también con el mantenimiento de los tejidos y el control del sistema nervioso periférico, con incidencia en nuestro cerebro.

Se ha demostrado que cualquier alteración en la composición y diversidad de la microbiota se liga con varias enfermedades, entre ellas el cáncer. Así también, se destaca que los cambios del tipo de microbios intestinales influyen en la angustia emocional (ansiedad y depresión) y el síndrome de intestino irritable a través del eje intestino-cerebro.

EN AÑOS RECIENTES SE RECONOCIÓ EL IMPACTO DE LAS POBLACIONES MICROBIANAS QUE HABITAN EL TRACTO GASTROINTESTINAL EN LA SALUD HUMANA Y LAS ENFERMEDADES CRÓNICAS.

¿Qué puede provocar modificaciones en los microbios del intestino? La respuesta es variada, pero simple; por ejemplo, el abuso de sustancias químicas como los antibióticos o el alto consumo de las moléculas que conservan los alimentos, el tipo de alimentación (incluyendo la fast-food) han provocado un desequilibrio en el número de los microbios que habitan el sistema digestivo. Este proceso se conoce como “disbiosis”, y es sinónimo de enfermedad. La disbiosis nos hace entender lo que las bacterias aportan a nuestro organismo desde el tracto gastrointestinal.

En la diversidad de bacterias que componen el microbioma intestinal predominan los filotipos (según su ordenamiento genético) conocidos como Firmicutes (50%), Bacteroidetes (30%), Actinobacteria (15%), y Proteobacteria (5%). En equilibrio, estos grupos microbianos pueden determinar el balance en la producción de energía del hospedante y la biotransformación de numerosos compuestos químicos; como ejemplo está la degradación de nutrientes complejos (algunos conocidos como prebióticos), entre ellos la celulosa, la pectina, la hemicelulosa, la lignina y mucinas, en azúcares simples, que posteriormente se fermentan a ácidos grasos de cadena corta (principalmente acetato, propionato y butirato), influyentes por ejemplo en la absorción de calcio que permite la salud de los huesos.

Estudios realizados en nuestro laboratorio muestran que, bajo condiciones de estrés, los organismos superiores (plantas y animales) experimentan una disbiosis de Firmicutes y Bacteroidetes, con el aumento del filo Proteobacteria. Este hecho es controvertido, porque aún no podemos distinguir si este cambio soluciona o incrementa el problema.

Un ejemplo de esto es el efecto observado en el tratamiento de grupos de ratones con una dieta alta en grasas, donde se detectó un aumento en las poblaciones de Firmicutes, mientras disminuían las pertenecientes al filo Bacteroidetes. Las Bacteroidetes son las mayores productoras de acetato y propionato en el intestino. Por su parte, las cepas de Firmicutes son reconocidas como las principales productoras de butirato. En especial, Lactobacillus, un género bacteriano perteneciente a los Firmicutes, metabolizan y proliferan

Los alimentos fermentados son benéficos para la salud intestinal.

LA ANSIEDAD Y LA DEPRESIÓN SE LIGAN CON CAMBIOS DE MICROBIOS EN PACIENTES CON EL SÍNDROME DE INTESTINO IRRITABLE. ESTO INDICA QUE EL MICROBIOMA ES IMPORTANTE EN EL EJE INTESTINO-CEREBRO.

cuando los ácidos grasos son abundantes, evitando la obesidad en el huésped.

La ansiedad y el estrés emocional tienen relación con la disbiosis intestinal, como mencionamos. Un estudio reciente publicado en Scientific Reports evaluó los niveles de neurotransmisores (serotonina, norepinefrina) y el perfil del microbioma intestinal en personas con colon irritable. Se observó una concentración plasmática más baja de neurotransmisores en el grupo con colon irritable. Los niveles de serotonina se asociaron positivamente con la abundancia de Proteobacteria, y la norepinefrina con los Bacteroidetes y negativamente con los Firmicutes.

Otro ejemplo de disbiosis se observa en la obesidad. Actualmente se reconoce al trasplante fecal como una estrategia de manejo de la obesidad. En esta técnica se introducen heces de un paciente sano y delgado en el intestino de un paciente obeso, lo que resulta en una pérdida de peso. La obesidad se relaciona con un mayor porcentaje de bacterias del filo Firmicutes con respecto a las del filo Bacteroidetes. Sin embargo, hasta el momento los resultados no son concluyentes y continua el debate sobre las bacterias que generan los beneficios en el huésped, además de saber si el incremento de los Firmicutes es la causa o es la consecuencia de la obesidad debido a la alteración de los nutrientes en el intestino. Por el contrario, en modelos de diabetes tipo 1 se encontró que son los Firmicutes los que inhiben las enzimas histonas deacetilasas, mejorando la resistencia a la insulina.

PROBIÓTICOS, LAS PÍLDORAS DE SALUD La ciencia médica recomienda que, para reestablecer esos microorganismos perdidos, se deben ingerir probióticos. Los probióticos son microorganismos vivos capaces de sobrevivir el paso por el estómago y ser funcionalmente activos en el intestino. La clasificación de un probiótico depende de una serie de estudios, que incluyen la identificación de la cepa microbiana, carecer de la capacidad de ser infeccioso (factores de virulencia), no producir metabolitos indeseados, mostrar tolerancia a las condiciones donde ejercen el beneficio y demostrar su funcionalidad probiótica en ensayos de intervención en humanos.

El efecto benéfico de los probióticos sobre la salud del consumidor proviene del aprovechamiento de ingredientes alimentarios que no son digeribles por las enzimas digestivas humanas, pero que son metabolizados por la microbiota intestinal. Este tipo de compuestos se denominan prebióticos, y pueden consumirse de manera directa en la dieta para favorecer el desarrollo de los probióticos. Más aún, si se combina la ingesta de un probiótico con su prebiótico, entonces se estimula selectivamente la colonización de

Los conservadores en los alimentos que desequilibran el sistema intestinal.

LA IDENTIFICACIÓN DE LAS ESPECIES BACTERIANAS INVOLUCRADAS Y SU MECANISMO DE ACCIÓN PODRÍA SER BENÉFICO PARA PREVENIR LA APARICIÓN DE TUMORES O CONTROLAR SU AVANCE.

ciertos grupos de bacterias. Un ejemplo de esto es la ingesta de oligofructanos como la inulina de las plantas y las bifidobacterias.

La acción benéfica de un probiótico no solo se logra con el microorganismo activo, sino que se ha descubierto que componentes de sus células, especialmente la pared celular (peptidoglicanos, ácidos teicoicos, polisacáridos de la pared celular, proteínas asociadas a la superficie celular, filamentos proteicos) o las células inactivadas también contribuyen a la salud del intestino, y se les conoce como parabióticos. De igual manera se tiene a los posbióticos, que son compuestos metabólicos liberados después de la muerte celular bacteriana, como las proteínas, péptidos, ácidos orgánicos, que directa o indirectamente participan con el sistema inmune, ayudando en el control de microorganismos patógenos.

Un ejemplo de un grupo de bacterias probióticas son las especies del género Bifidobacterium (del filo Actinobacteria). Estas bacterias degradan carbohidratos complejos hasta monómeros, los cuales se transforman a través de una ruta metabólica central propia de este género bacteriano. La característica especial de esta ruta metabólica es la generación de mayor energía. Como productos metabólicos finales se sintetizan ácidos grasos de cadena corta (lactato y acetato), importantes en la regulación del pH, una mayor absorción de calcio, hierro y magnesio; además, son benéficos para el metabolismo de glucosa y proteínas en el hígado.

Los ácidos grasos de cadena corta soportan el mantenimiento de la estructura normal, la integridad y la función de los intestinos. Además, ácidos orgánicos como el ácido butírico muestran actividad antiinflamatoria, lo cual disminuye la actividad de células inflamatorias en el epitelio intestinal. Los ácidos orgánicos son la fuente principal de energía para las células del colon, donde el 70% de la energía usada por las células epiteliales del intestino es ácido butírico producido por las bacterias comensales (Ruminococcus spp. y Faecalibacterium spp.).

EL RETO PARA RESOLVER LA DUDA Los probióticos tienen un amplio uso en la actualidad, por lo que pueden diferenciarse según su categoría regulatoria, el hospedero y la ruta de administración. Los efectos de los probióticos dependen de la cepa utilizada, por lo que es necesario identificar en el laboratorio al microorganismo y confirmar el beneficio que aporta. Por ejemplo, algunos estudios indican que ciertas especies de Lactobacillus pueden, directa o indirectamente, influir en la abundancia o diversidad de la microbiota. Esto nos lleva a relacionar el comportamiento observado por nuestro grupo de investigación en la UAG. Al estudiar la interrelación entre especies vegetales y bacterias probióticas endófitas, encontramos que la presencia de un género o una especie de bacteria desencadena la respuesta de toda una población microbiana. Y surge la pregunta: ¿una bacteria será capaz de tener un efecto similar en la dinámica poblacional en el tracto intestinal?

Cada vez hay más productos probióticos en el mercado, para las plantas, los humanos y animales, pero necesitamos conocer las interacciones específicas con los microbios y decodificar el lenguaje microbiano que emplean los probióticos en la modulación de la microbiota de los intestinos. Con este conocimiento, a través de la biotecnología y la medicina, podremos crear soluciones personalizadas para recuperar la salud.