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¿Cómo contraen los bebés sus primeras bacterias intestinales?

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En primer lugar, soy un completo laico en biología. Recientemente leí "La evidencia de la evolución" de Richard Dawkins. Reflexionando sobre este asunto, me pregunté sobre el origen de las bacterias intestinales humanas (podría generalizarse más a las bacterias intestinales de los mamíferos).

Generalmente, veo dos posibilidades:

Estas bacterias son

  • adquirido más tarde a través del medio ambiente (probablemente después del nacimiento) o
  • son producidos por el propio organismo

La primera opción me parece un poco demasiado vulnerable para ser verdad (diferentes alimentos, diferentes bacterias debido a la ubicación geográfica, etc.)

La última opción me parece desconcertante. Las bacterias son, hasta donde yo sé, formas de vida independientes. ¿Es posible que nuestro ADN también contenga la información de otras formas de vida?


Bueno, la primera es exclusivamente la respuesta. Los humanos (u otros mamíferos, o cualquier especie en general) no pueden dar a luz a nuevas especies (de bacterias, aquí); deben adquirirse del medio ambiente a toda costa. Sin embargo, el medio ambiente lo hace varían, lo que lleva a una variación en el microbioma intestinal, como se discutirá más adelante.

En primer lugar, el microbioma intestinal es solo una parte del microbioma total de los seres humanos (Sherwood et al, 2013). Ahora, por lo general, las bacterias intestinales las adquiere una persona entre uno y dos años después del nacimiento (Sommer et al, 2013), mientras que el intestino de un feto se considera estéril. Sin embargo, es posible la colonización microbiana en un feto (Matamoros et al, 2013). Por ejemplo, especies de Lactobacillus y Bifidobacteria se encontraron en biopsias de placenta en un estudio (Mueller et al, 2017).

Durante el nacimiento y rápidamente a partir de entonces, las bacterias de la madre y el entorno circundante colonizan el intestino del bebé. Los bebés nacidos por cesárea también pueden estar expuestos a la microflora de sus madres, pero es más probable que la exposición inicial sea del entorno circundante, como el aire, otros bebés y el personal de enfermería, que sirven como vectores para la transferencia. Durante el primer año de vida, la composición de la flora intestinal es generalmente simple y cambia mucho con el tiempo y no es la misma entre los individuos (Sommer et al, 2013).

Ahora hablemos de la variación en el microbioma intestinal entre individuos. El microbioma intestinal de un individuo puede variar dependiendo principalmente de:

  • La edad: la diversidad de la composición de la microbiota de las muestras fecales es significativamente mayor en los adultos que en los niños, aunque las diferencias interpersonales son mayores en los niños que en los adultos. Gran parte de la maduración de la microbiota en una configuración adulta ocurre durante los tres primeros años de vida.

    A medida que cambia la composición del microbioma, también cambia la composición de las proteínas bacterianas producidas en el intestino. En microbiomas adultos, se ha encontrado una alta prevalencia de enzimas involucradas en la fermentación, metanogénesis y metabolismo de arginina, glutamato, aspartato y lisina. Por el contrario, en los microbiomas infantiles, las enzimas dominantes están involucradas en el metabolismo de la cisteína y las vías de fermentación (Yatsunenko et al, 2012).

  • Dieta: La microflora intestinal se compone principalmente de Prevotella, Bacteroides, y Ruminococcus. Existe una asociación entre la concentración de cada comunidad microbiana y la dieta. Prevotella está relacionado con los carbohidratos y los azúcares simples, mientras que Bacteroides está asociado con proteínas, aminoácidos y grasas saturadas. Los microbios especializados que descomponen la mucina sobreviven de las excreciones de carbohidratos de su huésped. Un enterotipo dominará según la dieta. La alteración de la dieta resultará en un cambio correspondiente en el número de especies (Wu et al, 2011).

  • Geografía: En términos simples, la composición del microbioma intestinal depende del origen geográfico de las poblaciones. Por ejemplo, la población estadounidense tiene una alta representación de enzimas que codifican la degradación de glutamina y enzimas involucradas en la biosíntesis de vitaminas y ácido lipoico; Considerando que las poblaciones de Malawi y amerindias tienen una alta representación de enzimas que codifican la glutamato sintasa y también tienen una sobrerrepresentación de $ alpha $-amilasa en sus microbiomas. Como la población estadounidense tiene una dieta más rica en grasas que las poblaciones amerindias o malauíes que tienen una dieta rica en maíz, la dieta es probablemente un determinante principal de la composición bacteriana intestinal (Yatsunenko et al, 2012).

    Otros estudios han indicado una gran diferencia en la composición de la microbiota entre los niños europeos y africanos rurales. Las bacterias fecales de los niños de Florencia se compararon con las de los niños de la pequeña aldea rural de Boulpon en Burkina Faso. La dieta de un niño típico que vive en este pueblo carece en gran medida de grasas y proteínas animales y es rica en polisacáridos y proteínas vegetales. La bacteria fecal de los niños europeos estuvo dominada por Firmicutes y mostró una marcada reducción en la biodiversidad, mientras que las bacterias fecales de los niños Boulpon estaban dominadas por Bacteroidetes. El aumento de la biodiversidad y la diferente composición de la flora intestinal en las poblaciones africanas pueden ayudar en la digestión de polisacáridos vegetales normalmente no digeribles y también pueden resultar en una menor incidencia de enfermedades del colon no infecciosas (de Filippo et al, 2010).

Además, como dice @ com.prehens.ible en los comentarios, hay varios otros modos a través de los cuales un bebé puede adquirir bacterias para dar lugar a su microbioma intestinal. Para obtener más información, también puede leer la página de Wikipedia sobre Gut Flora.

Referencias:

  1. Sherwood, Linda; Willey, Joanne; Woolverton, Christopher (2013). Microbiología de Prescott (9ª ed.). Nueva York: McGraw Hill. págs. 713-721. ISBN 9780073402406.

  2. Sommer F, Bäckhed F (2013). "Los maestros de la microbiota intestinal del desarrollo y la fisiología del huésped". Nat Rev Microbiol. 11 (4): 227-38. PMID 23435359.

  3. Matamoros S; et al. (2013). "Desarrollo de la microbiota intestinal en lactantes y su impacto en la salud". Tendencias Microbiol. 21 (4): 167-73. PMID 23332725. doi: 10.1016 / j.tim.2012.12.001.

  4. Mueller, Noel T .; Bakacs, Elizabeth; Combellick, Joan; Grigoryan, Zoya; Domínguez-Bello, Maria G. (8 de abril de 2017). "El desarrollo del microbioma infantil: la mamá importa". Tendencias en medicina molecular. 21 (2): 109-117. ISSN 1471-4914. PMC 4464665. PMID 25578246. doi: 10.1016 / j.molmed.2014.12.002.

  5. Yatsunenko, T .; Rey, F. E .; Manary, M. J .; Trehan, I .; Domínguez-Bello, M. G .; Contreras, M .; Magris, M .; Hidalgo, G .; Baldassano, R. N .; Anokhin, A. P .; Heath, A. C .; Warner, B .; Reeder, J .; Kuczynski, J .; Caporaso, J. G .; Lozupone, C. A .; Lauber, C .; Clemente, J. C .; Caballeros, D .; Knight, R .; Gordon, J. I. (2012). "Microbioma intestinal humano visto a través de la edad y la geografía". Naturaleza. 486 (7402): 222-227. Código bibliográfico: 2012Natur.486… 222Y. PMC 3376388. PMID 22699611. doi: 10.1038 / nature11053.

  6. Wu, G. D .; Chen, J .; Hoffmann, C .; Bittinger, K .; Chen, Y.-Y .; Keilbaugh, S. A .; Bewtra, M .; Caballeros, D .; Walters, W. A .; Knight, R .; Sinha, R .; Gilroy, E .; Gupta, K .; Baldassano, R .; Nessel, L .; Li, H .; Bushman, F. D .; Lewis, J. D. (2011). "Vinculación de patrones dietéticos a largo plazo con enterotipos microbianos intestinales". Ciencias. 334 (6052): 105-8. Código bibliográfico: 2011Sci… 334… 105W. PMC 3368382. PMID 21885731. doi: 10.1126 / science.1208344.

  7. De Filippo, C .; Cavalieri, D .; Di Paola, M .; Ramazzotti, M .; Poullet, J. B .; Massart, S .; Collini, S .; Pieraccini, G .; Lionetti, P. (2010). "Impacto de la dieta en la configuración de la microbiota intestinal revelada por un estudio comparativo en niños de Europa y África rural". Proc. Natl. Acad. Sci. ESTADOS UNIDOS. 107 (33): 14691-14696. Código bibliográfico: 2010PNAS… 10714691D. PMC 2930426. PMID 20679230. doi: 10.1073 / pnas.1005963107.


También hay evidencia de que la exposición del recién nacido a la microbiota vaginal de la madre durante el parto podría ser importante para el establecimiento de su propia microbiota intestinal, oral y cutánea (Domínguez-Bello et al. 2016):

La exposición de los recién nacidos a la microbiota vaginal materna se interrumpe con el parto por cesárea. Los bebés que nacen por cesárea (cesárea) adquieren una microbiota que difiere de la de los bebés que nacen por vía vaginal, y el parto por cesárea se ha asociado con un mayor riesgo de trastornos inmunitarios y metabólicos


Cómo los primeros microbios del bebé podrían ser cruciales para la salud futura

Sarah DeWeerdt es una escritora científica independiente en Seattle, Washington.

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

Los ingredientes de la leche materna pueden ayudar a establecer una comunidad saludable de microorganismos en el intestino del bebé. Crédito: Peter Menzel / SPL

A las pocas semanas de nacer, un bebé alberga una comunidad de miles de millones de bacterias, virus y hongos, la mayoría de los cuales se encuentran en el intestino, que pueden moldear muchos aspectos de la salud. Cómo esa comunidad, o microbiota, se ensambla es un tema de debate: algunos investigadores han comenzado a cuestionar el dogma de que el útero es un ambiente estéril. Sin embargo, está claro que el nacimiento desencadena una transformación radical del intestino del bebé.

"Es un evento ecológico increíble", dice Phillip Tarr, gastroenterólogo pediátrico de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri. La colonización del intestino comienza en serio cuando un bebé se encuentra con microorganismos de la vagina de su madre durante el parto. A medida que el bebé succiona del pecho, recoge más microbios de la piel de su madre. También consume microbios del intestino de su madre que se han infiltrado en la leche materna.

Parte de Nature Outlook: El futuro de la medicina

Más tarde, los microbios se recogen de los visitantes adoradores o de un lamido del perro de la familia, así como lo que Nicholas Embleton, neonatólogo de la Universidad de Newcastle, Reino Unido, denomina "vivir en un entorno doméstico normal y sucio". A la edad de dos o tres años, la composición de la microbiota intestinal de un niño es muy similar a la de un adulto.

Si el proceso de montaje se descarrila, las consecuencias pueden ser mortales. Una microbiota considerablemente alterada se ha relacionado con una forma de inflamación intestinal que es una de las principales causas de muerte en los bebés que nacen prematuramente. Los cambios menos extremos en la microbiota en bebés por lo demás sanos podrían tener consecuencias a largo plazo para la salud, quizás desempeñando un papel en afecciones como el asma y la diabetes.

Los investigadores están buscando formas de reequilibrar la microbiota en los bebés prematuros. Y algunos se preguntan si sería posible remodelar la comunidad microbiana del intestino infantil sano para ayudar a prevenir enfermedades crónicas en la edad adulta.

Los bebés prematuros son especialmente vulnerables a la alteración de la microbiota. Muchos nacen por cesárea y, por lo tanto, no entran en contacto con los microbios que viven en el canal del parto. A estos bebés también se les administran ciclos de antibióticos potentes y se los aloja en incubadoras de plástico estériles donde tienen un contacto mínimo con la piel humana. Dado que estas intervenciones separan a los bebés de su entorno, no es sorprendente que la microbiota intestinal de los bebés prematuros sea marcadamente diferente de la de los bebés nacidos a término. Tiende a tener una menor proporción de microbios que son beneficiosos para la salud intestinal, como Bifidobacteria y Lactobacillus, así como una mayor abundancia de bacterias patógenas y una menor diversidad de bacterias en general. Y la comunidad bacteriana es a menudo caótica, con cambios dramáticos en la composición en cuestión de días.

Se cree que la microbiota intestinal anormal de los bebés prematuros tiene un papel en su vulnerabilidad a la enterocolitis necrotizante, una forma grave de inflamación intestinal que ataca repentinamente en las primeras semanas de vida y puede causar daño permanente al intestino. Aunque los bebés a término pueden desarrollar la afección, al menos tres cuartas partes de los casos ocurren en bebés que nacen prematuramente. En las últimas dos décadas, a medida que los médicos han aprendido a manejar los problemas respiratorios de los bebés prematuros de manera más eficaz, la enterocolitis necrotizante se ha convertido en una de las principales amenazas para estos bebés.

La causa de la enterocolitis necrotizante no es un microbio en particular, sino una disfunción de la microbiota intestinal en su conjunto. Además de su papel en la digestión, el intestino es un órgano inmunológico, dice Barbara Warner, neonatóloga de la Universidad de Washington en St. Louis. Las primeras interacciones del intestino con los microbios son, por tanto, poderosos moldeadores del sistema inmunológico de un niño.

La enterocolitis necrotizante podría ser la consecuencia de que este proceso salga mal, tal vez representando "el sistema inmunológico del bebé luchando por determinar qué es lo correcto", dice Embleton. "Probablemente, esta enfermedad que vemos es una especie de condición inflamatoria exagerada que desafía a un sistema inmunológico intestinal muy inmaduro e ingenuo".

El tratamiento para la afección "es muy, muy crudo y básico", agrega Embleton. Algunos bebés con enterocolitis necrotizante pueden tratarse con antibióticos y un cambio temporal a la alimentación intravenosa para que el intestino tenga tiempo de curarse. Los casos más graves requieren cirugía para extirpar la porción dañada del intestino. La pérdida de una gran parte del intestino puede provocar dificultades de por vida para alimentarse o absorber nutrientes. Aproximadamente una cuarta parte de los bebés que desarrollan la enfermedad morirán.

Pero ahora, los investigadores están buscando en la microbiota intestinal formas de detener la afección. Algunos están buscando pistas que puedan ayudar a predecir el desarrollo de enterocolitis necrotizante, lo que permite una intervención médica más temprana. Por ejemplo, un crecimiento excesivo de bacterias del filo Proteobacteria puede preceder a la afección. Pero estos microbios también se encuentran en bebés sanos, por lo que no siempre está claro cuándo hacer sonar la alarma. Y estos cambios en la composición de la microbiota podrían no ser la verdadera causa de la enfermedad.

La leche materna puede contener una solución. Desde la década de 1990, varios estudios han demostrado que los bebés amamantados son menos vulnerables a la enterocolitis necrotizante que los alimentados con leche de fórmula. Una serie de investigaciones posteriores sobre la relación entre la leche materna y los microbios intestinales encontró que la leche materna contiene ingredientes que promueven el establecimiento de una microbiota intestinal saludable.

Un ejemplo son las cadenas cortas de moléculas de azúcar conocidas como oligosacáridos de la leche materna. "Son la segunda fuente de carbohidratos más abundante en la leche materna después de la lactosa, pero no son para la nutrición de los bebés", dice Victoria Niklas, neonatóloga de la Universidad de California en Los Ángeles. En cambio, estos oligosacáridos proporcionan alimento para microbios útiles como Bifidobacteria. También recubren el revestimiento del intestino y se unen a las bacterias patógenas, lo que dificulta la invasión de los microbios que causan enfermedades.

Otro componente de la leche materna, la proteína lactoferrina, tiene varias propiedades antimicrobianas. Suprime el crecimiento de bacterias e incluso puede desencadenar la muerte de ciertos microbios dañinos al unirse a moléculas inflamatorias llamadas lipopolisacáridos.

Por lo tanto, ofrecer apoyo a las madres de bebés prematuros que deseen amamantar podría ayudar a promover una microbiota intestinal saludable y prevenir la enterocolitis necrotizante. Otra estrategia potencial es complementar las dietas de los primeros bebés con oligosacáridos de la leche materna o lactoferrina. Se han completado varios ensayos de dichos suplementos y se están realizando más. Las empresas de biotecnología también están desarrollando suplementos que contienen componentes clave de la leche materna. (Niklas es director médico y científico de una de esas empresas, Prolacta Bioscience en Duarte, California).

Otro enfoque para combatir la enterocolitis necrotizante es alimentar a los bebés prematuros con bacterias beneficiosas o probióticos. El objetivo "es tratar de imitar lo que sucede en bebés sanos, nacidos a término y amamantados", dice el neonatólogo e investigador Keith Barrington de la Universidad de Montreal en Canadá.

En 2011, la unidad de cuidados intensivos neonatales del Centro Hospitalario de la Universidad de Sainte-Justine, donde trabaja Barrington, comenzó a administrar probióticos de manera rutinaria a los bebés nacidos antes de las 32 semanas de gestación. Los infantes recibieron un cóctel de cuatro especies de Bifidobacteria y uno de Lactobacillusy la incidencia de enterocolitis necrotizante se redujo en alrededor del 50%. Más de la mitad de las unidades de cuidados intensivos neonatales en Canadá han hecho lo mismo en el suministro de probióticos, con resultados similares. Sin embargo, no es una solución perfecta. El equipo de Barrington ha demostrado que las cepas de probióticos están presentes en las heces de los bebés prematuros, lo que indica que los microbios pueden crecer en el intestino del bebé. Pero estos bebés todavía tienen menos bacterias beneficiosas y más bacterias patógenas en su intestino que los bebés sanos que son amamantados a término. La combinación de probióticos con moléculas como los oligosacáridos de la leche materna o la lactoferrina podría ayudar a mejorar el panorama, dice Barrington. Planea comparar los efectos sobre la microbiota intestinal de la combinación de probióticos y lactoferrina con los del tratamiento probiótico solo.

La comunidad de neonatología está dividida sobre el papel de los probióticos en la prevención de la enterocolitis necrotizante. “La mitad de nosotros pensamos que probablemente sea una buena idea y la otra mitad cree que el caso aún no está probado”, dice Embleton. "E incluso si usáramos probióticos, realmente no sabemos cuáles deberíamos usar y cuánto damos", dice.

Mientras continúa el debate, los investigadores están investigando si tener los microbios intestinales correctos también podría ser crucial para permitir que los bebés sanos prosperen. Por ejemplo, los niños que nacen por cesárea tienen una microbiota intestinal diferente a la de los que nacen por vía vaginal. Los bebés amamantados y alimentados con fórmula también tienen microbiotas distintas en sus intestinos. Los estudios epidemiológicos sugieren que el parto por cesárea y la alimentación con fórmula están asociados con un mayor riesgo de obesidad y asma, así como con otras afecciones, y muchos investigadores piensan que estos efectos podrían estar determinados por la microbiota intestinal. Por lo tanto, ¿podría la microbiota intestinal del lactante ser la clave para prevenir tales afecciones en el futuro?

Los enlaces no son sencillos. “Estos son problemas complejos y creo que, para ser honesto, la microbiota es solo una parte”, dice Warner. Sin embargo, agrega, la microbiota es un objetivo atractivo para la intervención porque podría ser más fácil de modificar que otros factores de riesgo para ciertas afecciones.

Algunos médicos han abogado, por ejemplo, para que los bebés nacidos por cesárea se tomen un hisopo con una muestra de la microbiota vaginal de su madre. Pero si esa microbiota ayuda a promover una condición como la obesidad, la intervención podría tener un inconveniente. Y si la madre alberga bacterias que causan enfermedades, incluso podría ser peligroso.

Pocos estudios han podido demostrar la capacidad de los probióticos para realizar un cambio duradero en la microbiota intestinal infantil. "Es extremadamente difícil diseñar poblaciones microbianas que se adhieran y beneficien al anfitrión", dice Tarr. Cuando se suspenden los probióticos, la microbiota intestinal generalmente vuelve a su estado anterior en cuestión de días.

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Pero podría haber avances en ese frente. En un estudio de 2017 (S. A. Frese et al. mSphere 2, e00501-17 2017), investigadores de la Universidad de California, Davis, y la empresa de biotecnología Evolve BioSystems de Davis, California, informaron que los bebés amamantados que recibieron la cepa EVC001 de Bifidobacterium longum infantis todavía tenían los microbios en sus intestinos 30 días después de que se suspendiera el tratamiento con el probiótico. Esta cepa, que fue desarrollada como un suplemento probiótico para la leche materna para bebés por Evolve BioSystems, es extremadamente eficiente para consumir oligosacáridos de la leche humana, dice el neonatólogo Mark Underwood, quien dirigió el estudio. (Underwood no tiene ningún interés financiero en la empresa).

“Pensamos, tal vez podamos hacer una gran diferencia en esta comunidad [microbiana] si, en lugar de mantenerlos con probióticos para siempre, los traté por un período corto de tiempo con probióticos, pero luego les dimos a estas bacterias beneficiosas la fuente de alimento que son. excepcionalmente capaz de consumir ”, dice Underwood.

Los bebés sembrados con B. infantis también tenían menos bacterias patógenas y metabolitos más beneficiosos en su intestino que los bebés amamantados que no recibieron el probiótico. Esto sugiere que las microbiotas de los bebés sanos alimentados con leche materna, utilizadas como punto de referencia para los estudios en bebés prematuros, también están listas para mejorar.

No se sabe hasta dónde podría llegar esa mejora. los B. infantis El estudio es solo un primer paso, y los investigadores no están seguros de cómo sería una microbiota intestinal neonatal ideal. Sin embargo, la creciente importancia de la microbiota está cambiando el enfoque de los médicos que atienden a los pacientes más jóvenes. Entre las especialidades médicas, "la neonatología nunca ha estado en la cima de la cadena alimentaria", dice Niklas. "Pero ahora ha quedado muy claro que nuestras prácticas e intervenciones realmente contienen la semilla de la salud futura".

Naturaleza 555, S18-S19 (2018)

Este artículo es parte de Nature Outlook: El futuro de la medicina, un suplemento editorialmente independiente producido con el apoyo financiero de terceros. Acerca de este contenido.


Nacimiento de una hipótesis

Cuatro años después de terminar su trabajo de posgrado, Nagler comenzó a dirigir un laboratorio en la Escuela de Medicina de Harvard. Ella estaba estudiando la enfermedad inflamatoria intestinal, no las alergias alimentarias, en ese entonces. Pero como la investigación en la década de 1990 mostró que la enfermedad inflamatoria intestinal fue causada principalmente por reacciones inmunes contra las bacterias intestinales, ella cambió su atención al microbioma.

Luego, en 2000, se encontró con una publicación intrigante. Describió un modelo de ratón para la alergia al maní que imita los síntomas clave que experimentan las personas. Los ratones rascan sin descanso. Se les hinchan los ojos y la boca. Algunos luchan por respirar y una respuesta alérgica potencialmente mortal llamada anafilaxia.

Crédito: Getty Images

Todo esto sucede después de que los investigadores alimentan a los ratones con polvo de maní. "Eso me llamó la atención", dice Nagler. Fue en contra de sus hallazgos anteriores con los ratones artríticos, donde la alimentación de colágeno calmado la reacción inmune. ¿Por qué la diferencia?

Los ratones alérgicos al maní, mostró otro informe, tenían una falla genética que daña un receptor llamado TLR4 que se encuentra en las membranas de las células inmunes y reconoce microbios. Parecía que los ratones alérgicos al maní carecían de la conversación cruzada normal que tiene lugar entre los microbios intestinales y las células inmunitarias.

"Ese fue mi momento de bombilla", dice Nagler. Quizás los billones de microbios que viven en nosotros suprimen las respuestas inmunes a los alimentos al estimular el receptor TLR4. Y tal vez las perturbaciones en ese microbioma rebosante alteren la supresión y provoquen un aumento de las alergias.

La idea encaja con las tendencias históricas. A medida que las sociedades se modernizaron, las personas se mudaron a áreas urbanas, tuvieron más bebés por cesárea, tomaron más antibióticos y comieron más alimentos procesados ​​con bajo contenido de fibra, todos los cuales sacudieron los microbiomas. El momento de estos cambios en el estilo de vida es paralelo al aumento observado en los alimentos y otros tipos de alergias, cuyo fuerte aumento durante una generación apunta a alguna causa ambiental.

En 2004, Nagler y sus compañeros de trabajo publicaron un informe que mostraba que los cacahuetes provocaban anafilaxia solo en ratones con un receptor TLR4 mutado, no en cepas genéticamente relacionadas con un TLR4 normal. La diferencia desapareció cuando los científicos eliminaron poblaciones de bacterias intestinales con antibióticos. Luego, incluso los ratones normales se volvieron susceptibles a las alergias alimentarias, lo que implica que las bacterias son el núcleo de la protección.

El laboratorio de Nagler & rsquos ha estado trabajando desde entonces para identificar qué bacterias son útiles y comprender cómo regulan las respuestas alérgicas.


Reacción intestinal: el sorprendente poder de los microbios

Estaba de pie en un ascensor en la Universidad de Washington en St Louis, con el profesor Jeff Gordon y dos de sus estudiantes, uno de los cuales sostenía un bote de metal.

“Solo algunos gránulos fecales en tubos”, dijo.

“Son microbios de niños sanos y también de algunos que están desnutridos. Los trasplantamos a ratones ”, explicó Gordon, como si esto fuera lo más normal del mundo.

Las puertas del ascensor se abrieron y seguí a Gordon, a sus estudiantes y al termo de bolitas congeladas a una habitación grande. Estaba lleno de filas de cámaras selladas hechas de plástico transparente. Mirando dentro de una de estas cámaras, encontré los ojos de uno de los animales más extraños del planeta. Parecía solo un ratón, y precisamente por eso era tan extraño. Era solo un ratón y nada más.

Casi todos los demás animales de la Tierra, ya sean ciempiés o cocodrilos, gusanos planos o flamencos, hipopótamos o humanos, son una masa repleta de bacterias y otros microbios. Cada una de estas comunidades en miniatura se conoce como microbioma. Cada ser humano alberga un microbioma que consta de unos 39 billones de microbios, aproximadamente uno para cada una de sus propias células. Cada hormiga en una colonia es una colonia en sí misma. Cada residente de un zoológico es un zoológico por derecho propio. Incluso los animales más simples, como las esponjas, cuyos cuerpos estáticos nunca tienen más de unas pocas células de grosor, albergan microbiomas prósperos.

Pero no los ratones del laboratorio de Gordon. Pasan toda su vida separados del mundo exterior y de los microbios. Sus aisladores contienen todo lo que necesitan: agua potable, pepitas marrones de comida, astillas de paja para la ropa de cama y una conejera de poliestireno blanco para aparearse en la intimidad. El equipo de Gordon irradia todos estos artículos para esterilizarlos antes de apilarlos en cilindros de carga. Esterilizan los cilindros cociéndolos al vapor a alta temperatura y presión, antes de engancharlos a los ojos de buey en la parte posterior de los aisladores, utilizando manguitos de conexión que también esterilizan.

Es un trabajo laborioso, pero asegura que los ratones nazcan en un mundo sin microbios y crezcan sin contacto microbiano. El término para esto es "gnotobiosis", del griego "vida conocida". Sabemos exactamente lo que vive en estos animales, que no es nada. A diferencia de todos los demás ratones del planeta, cada uno de estos roedores es un ratón y nada más. Un recipiente vacío. Una silueta, sin relleno. Un ecosistema de uno.

Cada aislador tenía un par de guantes de goma negros colocados en dos ojos de buey, a través de los cuales los investigadores podían manipular lo que había dentro. Los guantes eran gruesos. Cuando metí las manos, rápidamente comencé a sudar.

Torpemente levanté uno de los ratones. Se sentó cómodamente en mi palma, de pelaje blanco y ojos rosados. Era una sensación extraña: sostenía a este animal pero solo a través de dos protuberancias negras en su mundo herméticamente sellado. Estaba sentado sobre mí y, sin embargo, completamente separado de mí. Cuando le estreché la mano a Gordon antes, intercambiamos microbios. Cuando acaricié este ratón, no intercambiamos nada.

El ratón parecía normal, pero no lo era. Al crecer sin microbios, su intestino no se había desarrollado adecuadamente: tenía menos área de superficie para absorber nutrientes, sus paredes tenían más fugas, se renovaba a un ritmo más lento y los vasos sanguíneos que le proporcionaban nutrientes eran escasos. Al resto de su cuerpo no le había ido mucho mejor. En comparación con sus pares normales cargados de microbios, sus huesos eran más débiles, su sistema inmunológico estaba comprometido y probablemente también se comportaba de manera diferente. Era, como escribió una vez el microbiólogo Theodor Rosebury, “una criatura miserable, que parecía necesitar en casi todos los puntos un sustituto artificial de los gérmenes que [le] falta”.

Los problemas del ratón libre de gérmenes muestran claramente lo invaluable que es el microbioma. La mayoría de nosotros todavía ve a los microbios como gérmenes: portadores no deseados de pestilencia que debemos evitar a toda costa. Este estereotipo es tremendamente injusto. La mayoría de los microbios no nos enferman. En el peor de los casos, son pasajeros o autoestopistas. En el mejor de los casos, son partes invaluables de nuestro cuerpo: no los que toman la vida, sino sus guardianes. Ayudan a digerir nuestra comida, educar a nuestro sistema inmunológico, protegernos de enfermedades, esculpir nuestros órganos, guiar nuestro comportamiento y mantener nuestra salud. Esta amplia influencia explica por qué el microbioma, durante la última década, se ha convertido en una de las áreas más candentes de la biología y por qué Gordon, posiblemente el científico más influyente en el campo, está tan fascinado por él.

Al estudiar a nuestros compañeros microbianos, está tratando de desentrañar exactamente cómo el microbioma está conectado con la obesidad y su polo opuesto: la desnutrición. Está estudiando qué especies de microbios influyen en estas condiciones y cómo, a su vez, están influenciadas por nuestra dieta, nuestro sistema inmunológico y otros aspectos de nuestra vida. En última instancia, quiere usar ese conocimiento para manipular los mundos microbianos dentro de nosotros para mejorar nuestra salud.

Jeff Gordon puede ser uno de los eruditos más respetados del microbioma humano, pero también es uno de los más difíciles de contactar. Me tomó seis años escribiendo sobre su trabajo lograr que respondiera mis correos electrónicos, por lo que visitar su laboratorio fue un privilegio ganado con mucho esfuerzo. Llegué esperando a alguien brusco y distante. En cambio, encontré a un hombre entrañable y afable con ojos arrugados, una sonrisa amable y un comportamiento caprichoso. Mientras caminaba por el laboratorio, llamó a la gente "profesor", incluidos sus estudiantes. Su aversión a los medios no proviene de la indiferencia, sino del disgusto por la autopromoción. Incluso se abstiene de asistir a conferencias científicas, prefiriendo mantenerse fuera del centro de atención y en su laboratorio.

Instalado allí, Gordon ha hecho más que la mayoría para abordar cómo los microbios afectan nuestra salud. Pero cada vez que le preguntaba a Gordon sobre su influencia, tendía a desviar el crédito hacia los estudiantes y colaboradores pasados ​​y presentes, una lista que incluye a muchas de las estrellas más importantes del campo. Su estatus da testimonio del de Gordon: no es solo un rey, sino también un hacedor de reyes. Y su estatus de testaferro es aún más notable porque mucho antes de que el microbioma cruzara por su mente, él ya era un científico bien establecido que había publicado cientos de estudios sobre cómo se desarrolla el intestino en un cuerpo humano en crecimiento.

El profesor Jeff Gordon, uno de los principales expertos en el microbioma humano del mundo, habla con estudiantes de la Universidad de Washington en St Louis. Fotografía: Mark Katzman

En la década de 1990, comenzó a sospechar que las bacterias influyen en este proceso, pero también le sorprendió lo difícil que sería probar esa idea. El intestino contiene miles de especies de microbios. Gordon tenía como objetivo aislar partes de este todo desalentador y examinarlo en condiciones controladas. Necesitaba ese recurso fundamental que los científicos exigen pero que la biología retiene: el control. En resumen, necesitaba ratones libres de gérmenes, y muchos de ellos, por lo que los crió él mismo. Podría cargar a estos roedores con microbios específicos, alimentarlos con dietas predefinidas y hacerlo una y otra vez en condiciones controladas y repetibles. Podría tratarlos como biorreactores vivos, en los que podría reducir la desconcertante complejidad del microbioma en componentes manejables que podría estudiar sistemáticamente.

En 2004, Fredrik Bäckhed, miembro del equipo de Gordon, usó los roedores estériles para realizar un experimento que pondría a todo el laboratorio en un camino enfocado, uno dedicado a comprender las conexiones entre el microbioma, la nutrición y la salud. Inocularon ratones libres de gérmenes con microbios extraídos de las entrañas de roedores criados de forma convencional. Normalmente, los roedores estériles pueden comer todo lo que quieran sin aumentar de peso, pero esta habilidad desapareció una vez que sus intestinos fueron colonizados. No empezaron a comer más alimentos, en todo caso, comieron un poco menos, pero convirtieron más de esos alimentos en grasa y, por lo tanto, aumentaron de peso.

La biología del ratón es lo suficientemente similar a la de los seres humanos como para que los científicos los utilicen como sustitutos en todo, desde pruebas de drogas hasta investigaciones cerebrales, lo mismo se aplica a sus microbios. Gordon razonó que si esos primeros resultados se aplican a los humanos, nuestros microbios seguramente deben influir en los nutrientes que extraemos de nuestros alimentos y, por lo tanto, en nuestro peso corporal. Esa fue una idea poderosa. Por lo general, pensamos en el peso como un simple equilibrio entre las calorías que ingerimos a través de los alimentos y las que quemamos mediante la actividad física. Por el contrario, la idea de que multitud de organismos en nuestro cuerpo pudieran influir en ese equilibrio era descabellada en ese momento. "La gente no hablaba de eso", dice Gordon.

Y, sin embargo, en 2004, la miembro del equipo Ruth Ley encontró otra conexión entre los microbios y el peso, cuando demostró que las personas obesas (y los ratones) tienen diferentes comunidades de microbios en sus entrañas. La diferencia más obvia radica en la proporción de los dos grupos principales de bacterias intestinales: los firmicutes y los bacteroidetes. Las personas obesas tenían más firmicutes y menos bacteroidetes que sus contrapartes más delgadas. Esto planteó una pregunta obvia: ¿la grasa corporal adicional causa un aumento relativo de firmicutes o, lo que es más tentador, la inclinación engorda a las personas? ¿Es la conexión, como le gusta decir a Gordon, causal o casual? El equipo no pudo responder esa pregunta basándose en comparaciones simples. Necesitaban experimentos.

Ahí es donde entró Peter Turnbaugh. Luego, un estudiante de posgrado en el laboratorio, cosechó microbios de ratones gordos y delgados, y luego los alimentó a roedores libres de gérmenes. Aquellos que obtuvieron microbios de donantes magros acumularon un 27% más de grasa, mientras que aquellos con donantes obesos acumularon un 47% más de grasa. Fue un resultado sorprendente: Turnbaugh había transferido efectivamente la obesidad de un animal a otro, simplemente moviendo sus microbios. "Fue un momento de 'Dios mío'", dijo Gordon. "Estábamos emocionados e inspirados".

Estos resultados mostraron que las entrañas de las personas obesas contienen microbiomas alterados que de hecho pueden contribuir a la obesidad, al menos en algunos contextos. Los microbios quizás estaban recolectando más calorías de la comida de los roedores o afectando la forma en que almacenaban la grasa. De cualquier manera, estaba claro que los microbios no se limitan a pasear a veces, sino que agarran el volante.

También pueden girarlo en ambas direcciones. Si bien Turnbaugh demostró que los microbios intestinales pueden provocar un aumento de peso, otros han descubierto que pueden desencadenar la pérdida de peso. Akkermansia muciniphila, una de las especies más comunes de bacterias intestinales, es más de 3.000 veces más común en ratones delgados que en aquellos genéticamente predispuestos a la obesidad. Si los ratones obesos lo comen, pierden peso y muestran menos signos de diabetes tipo 2.

Los microbios intestinales también explican en parte el notable éxito de la cirugía de bypass gástrico, una operación radical que reduce el estómago a una bolsa del tamaño de un huevo y lo conecta directamente con el intestino delgado. Después de este procedimiento, las personas tienden a perder decenas de kilogramos, un hecho que suele atribuirse a sus estómagos encogidos. Pero como efecto secundario, la operación también reestructura el microbioma intestinal, aumentando el número de varias especies, incluidas Akkermansia. Y si trasplanta estas comunidades reestructuradas en ratones libres de gérmenes, esos roedores también perderán peso.

Los experimentos en ratones que utilizan microbios intestinales podrían conducir a una mayor comprensión de las causas de la obesidad. Fotografía: Deco Images II / Alamy

Los medios de comunicación del mundo trataron estos descubrimientos como una salvación y una absolución para cualquiera que luche con su peso. ¿Por qué molestarse en adherirse a pautas dietéticas estrictas cuando una solución microbiana rápida parece estar a la vuelta de la esquina? "¿Gordo? Culpe a los bichos en sus entrañas ”, escribió un periódico. "¿Exceso de peso? Los microbios podrían ser los culpables ”, repitió otro. Estos titulares están equivocados. El microbioma no reemplaza ni contradice otras causas de obesidad conocidas desde hace mucho tiempo, sino que está completamente enredado con ellas.

Otra de las estudiantes de Gordon, Vanessa Ridaura, demostró esto en 2013 al usar ratones para organizar batallas entre los microbios intestinales de personas delgadas y obesas. Primero, cargó estas comunidades microbianas humanas en dos grupos diferentes de roedores libres de gérmenes. A continuación, alojó a los ratones en las mismas jaulas. Los ratones se comen fácilmente los excrementos de los demás y, por lo tanto, constantemente llenan sus entrañas con los microbios de sus vecinos. Cuando esto sucedió, Ridaura vio que los microbios "magros" invadían las tripas que ya estaban colonizadas por comunidades "obesas" e impidieron que sus nuevos huéspedes engordaran. Las invasiones opuestas nunca funcionaron: las comunidades obesas nunca pudieron establecerse en el intestino cuando las delgadas ya estaban allí.

No es que las comunidades delgadas fueran inherentemente superiores a la hora de apoderarse de las entrañas de un ratón. En cambio, Ridaura había inclinado las batallas a su favor al alimentar a sus ratones con comida rica en plantas. Las plantas contienen una amplia variedad de fibras complejas, y las comunidades de microbios de intestinos magros contienen una gama más amplia de especies destructoras de fibras que las de intestinos obesos. Entonces, cuando las comunidades obesas colonizaron las tripas magras, encontraron que cada bocado de fibra ya estaba siendo devorado.

Por el contrario, cuando las comunidades delgadas entraron en intestinos obesos, encontraron un exceso de fibra sin consumir y florecieron. Su éxito solo se evaporó cuando Ridaura alimentó a los ratones con comida grasosa y baja en fibra, diseñada para representar los peores extremos de la dieta occidental. Sin fibra, las comunidades delgadas no podrían establecerse ni evitar que los ratones aumenten de peso. Solo pudieron infiltrarse en las tripas de ratones que comían de manera saludable. El viejo consejo dietético sigue en pie, al diablo con los titulares demasiado entusiastas.

Surgió una lección importante: los microbios importan, pero también nosotros, sus anfitriones. Nuestras entrañas, como todos los ecosistemas, no se definen solo por las especies que las componen, sino también por los nutrientes que fluyen a través de ellas.Una selva tropical no es solo una selva tropical debido a las aves, los insectos, los monos y las plantas que contiene, sino también porque la abundante lluvia y la luz del sol caen desde arriba, y abundantes nutrientes acechan en el suelo. Si arroja a los habitantes del bosque a un desierto, les irá mal. Los experimentos de Ridaura enfatizaron que aunque el microbioma puede ayudar a explicar qué nos hace gordos o delgados, no ofrece soluciones simples. Y eso es algo que el equipo aprendió por segunda vez, al estudiar una condición muy diferente, en una parte muy diferente del mundo.

Malasia tiene una de las tasas de mortalidad infantil más altas del mundo y la mitad de estas muertes se deben a la desnutrición. Una forma de desnutrición, conocida como kwashiorkor, es especialmente grave y difícil de tratar. Desde una edad temprana, los líquidos de un niño se escapan de sus vasos sanguíneos, lo que lleva a extremidades hinchadas e hinchadas, estómagos distendidos y piel dañada.

Kwashiorkor ha estado envuelto en un misterio durante mucho tiempo. Se dice que es causada por dietas pobres en proteínas, pero ¿cómo puede ser eso cuando los niños con kwashiorkor a menudo no comen menos proteína que aquellos con marasmo, otra forma de desnutrición severa? De hecho, ¿por qué estos niños a menudo no mejoran a pesar de comer alimentos ricos en proteínas entregados por organizaciones de ayuda? ¿Y por qué un niño puede contraer kwashiorkor mientras que su gemelo idéntico, que comparte los mismos genes, vive en la misma aldea y come la misma comida, contrae marasmo?

Gordon cree que los microbios intestinales están involucrados y podrían explicar las diferencias en salud entre los niños que, en el papel, parecen idénticos. Después de que su equipo llevó a cabo sus innovadores experimentos sobre obesidad, comenzó a preguntarse: si las bacterias pueden influir en la obesidad, ¿podrían también estar involucradas en su polo opuesto: la desnutrición? Muchos de sus colegas pensaron que era poco probable, pero, sin inmutarse, Gordon lanzó un ambicioso estudio. Su equipo fue a Malawi y recolectó muestras de heces de bebés hasta los tres años, algunos tenían kwashiorkor, mientras que otros estaban sanos.

El equipo descubrió que los bebés con kwashiorkor no pasan por la misma progresión de microbios intestinales que sus contrapartes sanas. Por lo general, estas comunidades microbianas cambian en los primeros años de vida, de manera dramática pero predecible. Así como las islas nuevas son colonizadas primero por líquenes, luego arbustos, luego árboles, también el intestino infantil es colonizado por oleadas de especies que llegan en patrones estandarizados. Pero en los bebés de kwashiorkor, los microbiomas no se diversifican y maduran correctamente. Sus ecosistemas internos se estancan. Su edad microbiológica pronto se retrasa con respecto a su edad biológica.

Cuando el equipo de Gordon trasplantó estas comunidades inmaduras de niños con kwashiorkor a ratones libres de gérmenes, los roedores perdieron peso, pero solo si también comían comida que reflejaba la dieta malauí pobre en nutrientes. Si los ratones comían comida estándar para roedores, no perdían mucho peso, sin importar de quién eran las bacterias. Lo que importaba era la combinación de mala alimentación y los microbios equivocados. Los microbios kwashiorkor parecían interferir con las reacciones químicas en cadena que alimentan nuestras células, lo que dificulta que los niños obtengan energía de sus alimentos, alimentos que, para empezar, contienen muy poca energía.

El tratamiento estándar para la desnutrición es una mezcla enriquecida y rica en energía de pasta de maní, azúcar, aceite vegetal y leche. Pero el equipo de Gordon descubrió que la pasta solo tiene un efecto breve sobre las bacterias de los niños con kwashiorkor (lo que quizás explique por qué no siempre funciona). Tan pronto como volvieron a su dieta malauí normal, sus microbios también regresaron a su estado de pobreza anterior. ¿Por qué?

Todos los ecosistemas tienen cierta resiliencia al cambio, que debe superarse para empujarlos a un estado diferente. Eso es cierto para los arrecifes de coral, las selvas tropicales, los pastizales y el intestino de un niño. Una mala alimentación podría cambiar los microbios del intestino. Las deficiencias dietéticas también podrían dañar el sistema inmunológico del niño, cambiando su capacidad para controlar el microbioma intestinal y abriendo la puerta a infecciones dañinas que alteran aún más las comunidades intestinales. Estas comunidades podrían comenzar a dañar el intestino, impidiendo que absorba nutrientes de manera eficiente y provocando una desnutrición aún peor, problemas inmunológicos más graves, microbiomas más distorsionados, etc.

Esto es lo que los científicos del microbioma llaman disbiosis, un estado en el que toda la comunidad microbiana cambia a una configuración dañina. Ninguno de sus miembros causa enfermedad por derecho propio, en cambio, toda la comunidad tiene la culpa. No está claro exactamente por qué los microbiomas de los bebés desnutridos se estancan en su desarrollo en primer lugar. Hay muchas razones posibles, incluidas la exposición a los antibióticos, las enfermedades intestinales y las dietas deficientes, que varían de una persona a otra. Lo que está más claro es que una vez que los microbiomas terminan en un estado disbiótico, puede ser difícil retirarlos.

Pero Gordon lo está intentando. Su alumna Laura Blanton, la misma mujer que conocí cargando ese termo con excrementos de ratón en el ascensor, recientemente implantó a ratones microbios de bebés sanos o de bebés con bajo peso. Luego alojó a los roedores de ambos grupos en las mismas jaulas, lo que les permitió intercambiar sus microbiomas. Cuando lo hicieron, las comunidades normales de los niños sanos invadieron y desplazaron a las comunidades inmaduras de las desnutridas.

Blanton descubrió que cinco especies de bacterias de los microbiomas sanos eran especialmente buenas para colonizar las inmaduras. Cuando alimentó con este quinteto a ratones portadores de microbiomas de niños desnutridos, los roedores aumentaron de peso de una manera normal y saludable. En lugar de descomponer los aminoácidos de su dieta para obtener energía, convirtieron estos nutrientes en carne y músculo.

Este prometedor experimento sugiere que el equipo podría crear un cóctel probiótico de bacterias especialmente elegidas que pueden convertir un intestino disbiótico en uno sano. Pero hay motivos para ser cautelosos. A pesar de la exageración que los rodea, los probióticos actuales, productos que contienen microbios supuestamente beneficiosos, confieren pocos beneficios importantes para la salud, porque contienen pequeñas cantidades de bacterias y consisten en cepas que son malas para afianzarse en el intestino. Gordon sabe que si quiere fabricar mejores productos, debe encontrar formas de darles a los microbios entrantes una ventaja competitiva en sus nuevos hogares. Tal vez eso signifique combinar los probióticos con alimentos que los nutrirán. Tal vez signifique tratar tanto a los huéspedes humanos como a los microbios que portan, o entrenar su sistema inmunológico para que acepte a los recién llegados.

Gordon es optimista pero cauteloso. Tal como él lo ve, estudiar el microbioma nos ayudará en última instancia a tratar mejor las condiciones que aún son misteriosas y, a menudo, intratables. Pero, como me ha dicho en más de una ocasión, desconfía de la intensa publicidad que nubla el mundo del microbioma. “Hablo de la importancia de la sobriedad y la humildad”, dice. "Hay mucha esperanza y expectativa en torno a esta visión trascendente de nosotros mismos". Pero él y otros investigadores del microbioma aún deben demostrar que sus descubrimientos pueden ayudar a las personas.

Las bifidobacterias se utilizan como probióticos para promover una buena digestión, estimular la función inmunológica y aumentar la resistencia a las infecciones. Fotografía: Phototake / Alamy

Los descubrimientos de Gordon y otros han creado la percepción de que el microbioma es la respuesta a todo. Se ha relacionado con una lista absurdamente larga de afecciones que incluyen enfermedad de Crohn, colitis ulcerosa, síndrome del intestino irritable, cáncer de colon, diabetes tipo 1, diabetes tipo 2, enfermedad celíaca, alergias, aterosclerosis, autismo, asma, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson. , esclerosis múltiple, depresión, ansiedad, artritis reumatoide, accidente cerebrovascular y muchos más.

Muchos de estos enlaces propuestos son solo correlaciones. Los investigadores a menudo comparan a personas con un trastorno en particular con voluntarios sanos, encuentran diferencias microbianas y se detienen. Esas diferencias apuntan a una relación, pero no revelan su naturaleza ni su dirección. Los estudios de Gordon y otros van un paso más allá. Al mostrar que los microbios trasplantados pueden reproducir problemas de salud en ratones libres de gérmenes, insinúan fuertemente un efecto causal.

Aún así, brindan más preguntas que respuestas. ¿Los microbios pusieron en movimiento los síntomas o simplemente empeoraron una mala situación? ¿Fue una especie responsable o un grupo de ellas? ¿Es la presencia de ciertos microbios lo que importa, o la ausencia de otros, o ambas cosas? E incluso si los experimentos muestran que los microbios pueden causar enfermedades en ratones y otros animales, todavía no sabemos si realmente lo hacen en las personas. Más allá de los entornos controlados de los laboratorios y los cuerpos atípicos de los roedores de laboratorio, ¿los cambios microbianos realmente afectan nuestra salud diaria? Cuando ingresa al mundo desordenado y multifacético de la disbiosis, las líneas de causa y efecto se vuelven mucho más difíciles de desenredar.

Todavía hay mucho sobre el microbioma que no entendemos, y es casi seguro que algo de lo que creemos saber es incorrecto.

¿Recuerda que las personas obesas y los ratones tienen más firmicutes y menos bacteroidetes en el intestino que sus homólogos delgados? Este famoso hallazgo se abrió camino en la prensa convencional y la literatura científica, y es un espejismo. En 2014, dos intentos de volver a analizar estudios anteriores encontraron que la relación F / B no está constantemente relacionada con la obesidad en los seres humanos. Esto no refuta una conexión entre el microbioma y la obesidad. Aún puede engordar ratones libres de gérmenes cargándolos con microbios de un ratón (o persona) obeso. Algo acerca de estas comunidades afecta el peso corporal, simplemente no es la relación F / B, o al menos no de manera consistente.

Es humillante que, a pesar de una década de trabajo, los científicos apenas estén más cerca de identificar microbios que están claramente relacionados con la obesidad, que ha recibido más atención de los investigadores de microbiomas que cualquier otro. "Creo que todos se están dando cuenta de que, desafortunadamente, un biomarcador simple realmente convincente, como el porcentaje de cierto microbio, no será suficiente para explicar algo tan complicado como la obesidad", dijo Katherine Pollard, quien dirigió una de los reanálisis.

Estos resultados contradictorios surgen naturalmente en los primeros días de un campo debido a presupuestos ajustados y tecnología imprecisa. Los investigadores realizan pequeños estudios exploratorios que comparan a un puñado de personas o animales de cientos o miles de formas. “El problema es que terminan siendo como el Tarot”, dijo Rob Knight, otro científico líder en microbioma. "Puedes contar una buena historia con cualquier combinación arbitraria".

Los genetistas humanos enfrentaron el mismo problema. A principios del siglo XXI, cuando la tecnología no se había puesto al día con la ambición, identificaron muchas variantes genéticas que estaban relacionadas con enfermedades, rasgos físicos y comportamientos. Pero una vez que la tecnología de secuenciación se volvió barata y lo suficientemente potente como para analizar millones de muestras, en lugar de docenas o cientos, muchos de estos primeros resultados resultaron ser falsos positivos. El campo del microbioma humano está pasando por los mismos problemas iniciales.

No ayuda que el microbioma sea tan variable que las comunidades en los ratones de laboratorio pueden diferir si pertenecen a diferentes cepas, provienen de diferentes proveedores, nacieron de diferentes madres o se criaron en diferentes jaulas. Estas variaciones podrían explicar patrones fantasmas o inconsistencias entre estudios. También hay problemas de contaminación. Los microbios están en todas partes. Se meten en todo, incluidos los reactivos químicos que los científicos usan en sus experimentos. Pero estos problemas ahora se están solucionando. Los investigadores de microbioma se están volviendo cada vez más conocedores de las peculiaridades experimentales que sesgan sus resultados y están estableciendo estándares que apuntalarán la calidad de los estudios futuros. Piden experimentos que muestren la causalidad y nos digan cómo los cambios en el microbioma conducen a la enfermedad. Están analizando el microbioma con mayor detalle, avanzando hacia técnicas que pueden identificar las cepas dentro de una comunidad, en lugar de solo las especies.

También están preparando estudios más largos. En lugar de capturar una sola captura de pantalla del microbioma, intentan ver la película completa. ¿Cómo cambian estas comunidades con el tiempo? ¿Qué los hace resistentes o inestables? ¿Y su grado de resiliencia predice el riesgo de enfermedad de una persona? Un equipo está reclutando un grupo de 100 voluntarios que recolectarán muestras de heces y orina semanales durante nueve meses, mientras consumen dietas específicas o toman antibióticos en horarios fijos. Otros están liderando proyectos similares con mujeres embarazadas (para ver si los microbios contribuyen a los partos prematuros) y personas en riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 (para ver si los microbios afectan su progresión a la enfermedad en toda regla).

Y el grupo de Gordon ha estado registrando la progresión normal de microbios en bebés sanos en desarrollo y cómo se estanca en niños con kwashiorkor. Utilizando muestras de heces recolectadas de niños de Bangladesh y Malawi durante sus primeros dos años, el equipo ha creado una puntuación que mide la madurez de sus comunidades intestinales y, con suerte, predecirá si los bebés asintomáticos corren el riesgo de desarrollar kwashiorkor. El objetivo final de todos estos proyectos es detectar los signos de la enfermedad lo antes posible, antes de que un cuerpo se convierta en el equivalente de un arrecife de algas o un campo en barbecho: un ecosistema degradado que es muy difícil de reparar.

Los niños esperan agua en un pozo cerca de Lilongwe, la capital de Malawi. Fotografía: Mike Hutchings / Reuters

"¡Profesor Planer!" dijo Jeff Gordon. "¿Cómo estás?" Se refería a Joe Planer, uno de sus estudiantes, que estaba de pie frente a una mesa de laboratorio estándar, con pipetas, tubos de ensayo y placas de Petri, todo lo cual había sido sellado en una carpa de plástico transparente. Parecía uno de los aisladores de la instalación libre de gérmenes, pero su propósito era excluir el oxígeno en lugar de los microbios. Le permitió al equipo cultivar muchas bacterias intestinales que son extremadamente intolerantes al gas. "Si escribes la palabra oxígeno en una hoja de papel y se la muestras a estos insectos, morirán", dijo Gordon.

Comenzando con una muestra de heces de un niño de Malawi con kwashiorkor, Planer usó la cámara anaeróbica para cultivar tantos microbios dentro de ella como fuera posible. Luego seleccionó cepas individuales de estas colecciones y cultivó cada una en su propio compartimento. Con eficacia convirtió el ecosistema caótico dentro del intestino de un niño en una biblioteca ordenada, dividiendo las abundantes masas de microbios en ordenadas filas y columnas. "Conocemos la identidad de las bacterias en cada pozo", dijo. "Ahora le diremos al robot qué bacterias tomar y combinar en una piscina".

Señaló una máquina dentro del plástico, un lío de cubos negros y varillas de acero. Planer puede programarlo para absorber las bacterias de pozos específicos y mezclarlas en un cóctel. Agarra todos los Enterobacterias, podría decir, o todos los Clostridios. Luego, puede trasplantar estas fracciones nuevamente en ratones libres de gérmenes para ver si solo ellos pueden conferir los síntomas del kwashiorkor. ¿Es importante toda la comunidad? ¿Lo harán las especies cultivables? ¿Una sola familia? ¿Una sola cepa? El enfoque es tanto reduccionista como holístico. Están descomponiendo el microbioma, pero luego lo recombinan. "Estamos tratando de averiguar qué actores son los responsables", dijo Gordon.

Unos meses después de que vi a Planer trabajando con el robot, el equipo había reducido la comunidad de kwashiorkor a solo 11 microbios que replican muchos de los síntomas de la enfermedad en ratones. Ninguno de estos fue dañino por sí solo. Solo causaron un problema cuando actuaban juntos, e incluso entonces, solo cuando los ratones estaban privados de nutrientes. El equipo también creó colecciones de cultivos de gemelos sanos que no desarrollaron kwashiorkor e identificó dos bacterias que contrarrestan el daño infligido por los 11 mortales. La primera es Akkermansia, que se está estudiando como una forma de reducir el peso corporal, pero aparentemente también protege contra la desnutrición. El segundo es Clostridium scindens, que reprime la inflamación al estimular ciertas ramas del sistema inmunológico.

Frente al banco de la tienda, había una licuadora que podía tomar alimentos representativos de diferentes dietas y pulverizarlos para convertirlos en comida apta para roedores. (En un trozo de cinta adhesiva, pegado a la licuadora, alguien había escrito "Chowbacca"). El laboratorio de Gordon ahora podía explorar el comportamiento de Akkermansia y C scindens, ya sea en tubos de ensayo o en ratones gnotobióticos, y averigüe qué nutrientes necesitan los microbios. Esto permitió al equipo comparar los efectos de los mismos microbios cuando se alimentan con una dieta malauí o estadounidense, o con azúcares de la leche materna que han evolucionado específicamente para alimentar microbios beneficiosos. ¿Cuál de estos alimentos funciona mejor? ¿Y qué genes activan los microbios? El equipo puede tomar cualquier microbio y crear una biblioteca de miles de mutantes, cada uno de los cuales contiene una copia rota de un solo gen. Pueden poner estos mutantes en un ratón para ver qué genes son importantes para sobrevivir en el intestino, enlazarse con otros microbios y causar o proteger contra el kwashiorkor.

Lo que Gordon ha construido es una tubería de causalidad: un conjunto de herramientas y técnicas que, espera, nos dirán de manera más concluyente cómo nuestros microbios afectan nuestra salud y nos llevarán de conjeturas y especulaciones a respuestas reales. Kwashiorkor es solo el comienzo. Las mismas técnicas podrían funcionar para cualquier enfermedad con influencia microbiana.

Es el momento adecuado para realizar este trabajo. Nuestro planeta ha entrado en el Antropoceno, una nueva época geológica en la que la influencia de la humanidad está provocando el cambio climático global, la pérdida de espacios silvestres y una drástica disminución de la riqueza de la vida. Los microbios no están exentos. Ya sea en los arrecifes de coral o en las tripas humanas, estamos interrumpiendo las relaciones entre los microbios y sus huéspedes, a menudo separando especies que han estado juntas durante millones de años. Gordon está trabajando arduamente para comprender estas asociaciones para prevenir mejor su final prematuro. No es solo un estudioso del microbioma, es uno de sus administradores.

Fotografía principal de bacterias fecales: Science Photo Library

Este es un extracto editado de Contengo multitudes, publicado por Bodley Head

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Las bacterias saludables prosperan en el intestino antes del nacimiento

Diversidad del microbioma ambiental. Crédito: Gene Drendel

Investigadores australianos han descubierto que el microbioma intestinal, un complejo ecosistema de microorganismos formado por bacterias, virus, hongos y otras formas de vida, se selecciona y comienza a desarrollarse a los cinco meses en el útero.

El microbioma intestinal es vital para la supervivencia y se ha relacionado con la digestión, la salud del cerebro y el corazón, el control de peso y la reducción del azúcar en sangre.

También se cree que varias enfermedades y trastornos autoinmunes están influenciados por procesos en el microbioma intestinal, incluidos el cáncer, la esclerosis múltiple y el trastorno del espectro autista.

Este descubrimiento, dirigido por científicos de la Universidad de La Trobe, arroja nueva luz sobre el desarrollo del sistema inmunológico fetal, el intestino y el cerebro.

Utilizando controles de contaminación extremadamente rigurosos, los investigadores examinaron el desarrollo del microbioma a lo largo del sistema gastrointestinal en terneros antes del nacimiento. El innovador estudio, publicado en Informes científicos, revela que el microbioma es distinto a lo largo de diferentes componentes del tracto gastrointestinal fetal.

Es el primer estudio que elimina por completo el potencial de contaminación microbiana, poniendo fin a la teoría arraigada de que el desarrollo fetal ocurre en un útero estéril.

La profesora de la Universidad La Trobe, Ashley Franks, dijo que la investigación da un vuelco a esta área de la ciencia.

"El microbioma intestinal juega un papel importante en la salud humana", dijo el profesor Franks.

"Sabemos que desde la infancia hasta la edad adulta, billones de células microbianas constituyen una parte esencial de nuestras funciones biológicas y fisiológicas. Mantienen la integridad de nuestro revestimiento intestinal e incluso nos protegen de enfermedades y dolencias. Hasta ahora, el primer microbioma intestinal del bebé se pensaba que se recolectaba de la vagina de la madre o del entorno en el que nace. Nuestros hallazgos confirman, sin duda, que las bacterias colonizan el intestino antes del nacimiento, cambiando el futuro de la investigación fetal y nuestra comprensión de cómo el microbioma influye en nuestro sistema inmunológico en desarrollo. sistema, intestino y cerebro ".

Los investigadores identificaron 559 taxones bacterianos y 1736 de arqueas discretas mediante la secuenciación de próxima generación de cinco componentes del tracto gastrointestinal fetal (líquido ruminal, tejido ruminal, líquido cecal, tejido cecal y meconio) y en el líquido amniótico.

La coautora, la Dra. Jennifer Wood, de La Trobe's Microbiología aplicada y ambiental Lab, dijo que el estudio mostró que la distribución de estos microorganismos a través del tracto gastrointestinal no era aleatoria, lo que indica que la selección de nuestro microbioma óptimo está ocurriendo en el útero.

"Descubrimos que se estaba produciendo una selección microbiana estrictamente controlada a lo largo del tracto gastrointestinal y que esta selección era la misma en todos los terneros que examinamos. Creemos que la confiabilidad con la que observamos el desarrollo del microbioma muestra que la microbiota intestinal es esencial para el desarrollo fetal", dijo el Dr. Wood dijo.

Los hallazgos son de gran importancia para los humanos debido a la importancia del eje intestino-cerebro, o señales de la microbiota intestinal al cerebro, en el desarrollo.

"Estos hallazgos informan nuestra investigación en curso con la Dra. Elisa Hill en la Universidad RMIT. Juntos, estamos estudiando la conexión entre el sistema nervioso y los microbios en los trastornos del neurodesarrollo como el autismo. El desarrollo del intestino en las primeras etapas de la vida y el papel del El microbioma intestinal prenatal podría tener consecuencias de gran alcance para la salud humana ", dijo el Dr. Wood.


¿Podrían las primeras bacterias del bebé echar raíces antes del nacimiento?

Cassandra Willyard es una periodista independiente que vive en Madison, Wisconsin.

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

La mayoría de los bebés entran en contacto por primera vez con microbios durante el nacimiento, o eso suponen los investigadores. Crédito: Edgard Garrido / Reuters

Poco después de la concepción, un embrión humano comienza a ensamblar un órgano notable crucial para su supervivencia. La placenta es tanto un salvavidas como un guardián: transporta oxígeno, nutrientes y moléculas inmunes desde el torrente sanguíneo de la madre al feto en desarrollo, pero también sirve como barrera contra las infecciones. Durante más de un siglo, los médicos han asumido que esta estructura efímera, como el feto y el propio útero, es estéril, a menos que algo salga mal.

A partir de 2011, Indira Mysorekar comenzó a cuestionar esta idea. Ella y sus colegas habían cortado y teñido muestras de casi 200 placentas recolectadas de mujeres que dieron a luz en un hospital en St Louis, Missouri. Cuando los investigadores examinaron las muestras bajo un microscopio, encontraron bacterias en casi un tercio de ellas 1. "En realidad, estaban dentro de las células", dice Mysorekar, microbiólogo de la Universidad de Washington en St. Louis.

Escuche los pensamientos de Kjersti Aagaard y Marcus de Goffau sobre un posible microbioma bebé.

Las bacterias a menudo indican una infección y las infecciones son una causa común de nacimiento prematuro. Pero los microbios que observó Mysorekar no parecían ser patógenos. No vio ninguna célula inmunitaria cerca de ellos ni vio signos de inflamación. Y las bacterias no estaban presentes solo en las placentas de las mujeres que dieron a luz temprano. Mysorekar también las encontró en muestras de mujeres que tenían embarazos normales y saludables. "Ese fue nuestro primer indicio de que esto puede ser como un microbioma normal", dice ella.

Los estudios que buscan comprender cómo los microbios ayudan a moldear la salud y el desarrollo humanos se han vuelto extremadamente populares en las últimas décadas, pero a algunos investigadores les preocupa que una pregunta crucial, cuándo las bacterias colonizan el cuerpo por primera vez, aún no haya sido respondida. Los médicos han asumido que el primer contacto con las bacterias colonizadoras se produce en el canal del parto. Los médicos incluso están buscando para ver si los bebés nacidos por cesárea podrían beneficiarse de una muestra de los microbios vaginales de su madre. Pero Mysorekar y otros científicos han encontrado evidencia de bacterias en la placenta, el líquido amniótico y el meconio, las primeras heces similares al alquitrán que se forman en un feto. en el útero. Esto ha llevado a algunos investigadores a postular que el microbioma podría sembrarse antes del nacimiento.

Si eso es cierto y las bacterias son una parte normal, quizás incluso crucial, del embarazo, podrían tener un papel importante en la formación del sistema inmunológico en desarrollo. Los científicos podrían encontrar formas de cambiar la composición microbiana en el útero y posiblemente evitar alergias, asma y otras afecciones. También podrían descubrir perfiles microbianos asociados con el parto prematuro u otras complicaciones durante el embarazo, lo que podría ayudar a esclarecer por qué ocurren.

Cultivo bacteriano de un ombligo: existe cierto debate sobre cómo las diferentes partes del cuerpo se siembran por primera vez con microbios. Crédito: Steve Gschmeissner / SPL

Los científicos que están en el centro de estos descubrimientos argumentan que el dogma de un útero estéril está desapareciendo. Quizás los humanos, al igual que especies como las almejas, la mosca tsetsé y las tortugas, pueden heredar los microbios de la madre incluso antes de que nazcan 2. “Si no tenemos microbios en el útero, Creo que seríamos la única especie que ha sido interrogada que no lo hace ”, dice Susan Lynch, microbióloga de la Universidad de California en San Francisco.

Pero incluso a medida que crece la cantidad de artículos que respaldan esta idea, algunos científicos la están haciendo retroceder. "Simplemente no creo que existan estos microbiomas", dice Jens Walter, microbiólogo de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá. Mientras que algunos ven una nueva e intrigante vía de investigación, otros ven la inverosimilitud biológica, la ciencia descuidada y un espectro que ha perseguido durante mucho tiempo la investigación del microbioma: la contaminación. Ahora, se están realizando estudios que podrían responder la pregunta de una vez por todas.

Un pediatra compara la controversia sobre el microbioma placentario con una “pelea con cuchillo” científica. Pero si existen microbiomas fetales, eso podría tener implicaciones de gran alcance no solo para la medicina, sino también para la biología básica. "Si empezamos a pensar en la placenta como un conducto o facilitador de la comunicación materno-fetal y no como una barrera, entonces creo que nos abrimos a perspectivas muy interesantes sobre cómo hemos interpretado mucha de la biología del desarrollo hoy", dice. Kjersti Aagaard, obstetra de Baylor College of Medicine en Houston, Texas.

El dogma del útero estéril se remonta al pediatra francés Henry Tissier, quien investigó la fuente de las primeras bacterias de un bebé a principios del siglo XX. Los investigadores comenzaron a encontrar pruebas en contra de la esterilidad hace más de tres décadas, pero la idea de que la placenta podría albergar un microbioma completamente desarrollado no ganó mucha atención hasta 2014, cuando un equipo de investigadores dirigido por Aagaard identificó ADN bacteriano en el tejido placentario. 3.

Bacterias que se encuentran en placentas sanas

Aagaard, que estaba trabajando en el Proyecto del Microbioma Humano, notó algo extraño. Se suponía que los bebés obtenían las bacterias que se convertirían en su microbioma en el canal del parto, pero ella vio un desajuste entre las bacterias presentes en las vaginas de las mujeres embarazadas y las presentes en los bebés en su primera semana de vida. Eso podría tener sentido, pensó, si el microbioma se siembra antes del nacimiento.

Aagaard razonó que si las madres transmitieran bacterias a sus bebés en el útero, podría haber evidencia de esa transferencia en la placenta, el órgano que conecta a los dos. Para investigar, ella y su equipo recolectaron pequeños trozos de tejido en condiciones estériles de las placentas de 320 mujeres, incluidas algunas que dieron a luz temprano y otras que tuvieron infecciones durante el embarazo. Las bacterias pueden ser difíciles de cultivar. Entonces, para identificar qué había allí, utilizaron la secuenciación de genes. Tomaron biopsias de las placentas en una habitación estéril dentro de una hora después del parto, cortaron las superficies para evitar la contaminación y colocaron esas muestras en viales. También analizaron el contenido de viales vacíos para descartar contaminación del medio ambiente o de los reactivos de extracción de ADN.

No todas las placentas contenían ADN bacteriano detectable, pero muchas sí 3. Para obtener una imagen más detallada de las capacidades de estos microbios, los investigadores realizaron la secuenciación del genoma completo en un subconjunto de las muestras. En la mayoría, encontraron comunidades dominadas por Escherichia coli y algunos otros grupos. Y cuando compararon el ADN bacteriano de las placentas con el de las bacterias que normalmente se encuentran en otras áreas del cuerpo, los resultados coincidieron mejor con los tipos de microbios que se encuentran en la boca. No está claro cómo habrían llegado las bacterias orales a la placenta, pero una posibilidad es que hayan viajado a través del torrente sanguíneo. Incluso el cepillado rutinario de los dientes puede permitir que las bacterias accedan a la sangre. Es más, la firma microbiana parecía diferir en las mujeres que habían experimentado un parto prematuro o una infección anterior. Los médicos han asumido que la mera existencia de bacterias en la placenta indica infección, pero a Aagaard le pareció claro que las bacterias que están presentes son mucho más importantes que si realmente están ahí.

El periódico causó sensación en la prensa popular, pero los críticos argumentaron que Aagaard se estaba extralimitando. “El ADN no es una bacteria”, dice Mathias Hornef, director del Instituto de Microbiología Médica del Hospital Universitario RWTH Aachen en Alemania. El ADN se puede utilizar para caracterizar un microbioma, dice, pero no para establecer su existencia.

El hombre que puede mapear los químicos en todo su cuerpo.

Sin embargo, los hallazgos de Aagaard no fueron un evento aislado. Varios otros grupos han encontrado ADN bacteriano y más en la placenta. Mysorekar, por ejemplo, vio una gran cantidad de estructuras bacterianas dentro de las células extraídas de la placenta 1. Y en 2016, un grupo finlandés logró cultivar bacterias de tejidos placentarios extraídos de mujeres que tenían embarazos saludables 4.

Los investigadores también han encontrado bacterias en el líquido amniótico 4, 5, lo que los lleva a preguntarse si el feto podría ocasionalmente ingerir microbios al tragar parte de ese líquido. Y algunos investigadores, incluido Josef Neu, neonatólogo de la Universidad de Florida en Gainesville, identificaron ADN bacteriano en el meconio 6, un hallazgo que sugiere que el intestino del feto puede albergar bacterias antes del nacimiento. Parte del ADN proviene del mismo género que se encuentra en el líquido amniótico. Y los resultados mostraron que los microbios en las heces de los bebés prematuros eran diferentes de los de los bebés nacidos a término.

Neu planteó la hipótesis de que algunas cepas de bacterias podrían provocar que el tracto gastrointestinal fetal produzca proteínas inflamatorias que desencadenarían el parto prematuro. Y de hecho, algunos estudios 7 han demostrado que el líquido amniótico de los bebés prematuros contiene más de estas proteínas. Esa asociación no prueba nada, pero proporciona "algunas piezas interesantes del rompecabezas", dice. "El microbioma fetal-materno puede ser al menos una explicación parcial de algunos de estos casos de parto prematuro".

El grupo de Lynch es uno de varios que han podido cultivar bacterias a partir de meconio. Pero aún no está claro si esas bacterias simplemente pasan a través del feto o si en realidad están creciendo, dividiéndose y estableciendo su residencia en el intestino fetal, dice. Lynch ahora está examinando tejido fetal humano para ver si ella y sus colegas pueden encontrar evidencia de bacterias en el revestimiento intestinal.

Un puñado de estudios en animales sugiere que este tipo de transferencia bacteriana de la madre al feto es posible. A mediados de la década de 2000, un equipo de investigadores dirigido por el microbiólogo Juan Miguel Rodríguez de la Universidad Complutense de Madrid inoculó a ratones preñadas con bacterias marcadas y dio a luz a las crías por cesárea. Encontraron las bacterias etiquetadas tanto en el líquido amniótico 8 como en el meconio de las crías 9.

"Lo que estamos viendo en estos modelos animales y lo que estamos viendo en los humanos realmente parece respaldar este microbioma materno-fetal", dice Neu. "No estoy 100% convencido, pero creo que los datos se están volviendo muy sólidos".

Preguntas sobre contaminación

Sin embargo, varios investigadores siguen siendo profundamente escépticos. Los rastros de microbios placentarios, argumentan, son "kitome": contaminantes de los kits de extracción de ADN utilizados en la investigación. Hay alguna evidencia que respalda esto. Samuel Parry, perinatólogo de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia, estaba inicialmente intrigado por los datos de Aagaard. Entonces, planeó un estudio para examinar las diferencias entre los microbiomas placentarios de los bebés prematuros y los de los bebés nacidos a término. Como primer paso, su equipo buscó trazas de ADN que se encuentran en hisopos estériles, reactivos, kits de purificación de ADN y otros equipos que usarían habitualmente. El ADN bacteriano que finalmente recuperaron de seis muestras de placenta era indistinguible del encontrado en los kits de extracción 10. Desde entonces, han probado varias docenas de placentas, dice Parry. "Simplemente no podemos encontrar un microbioma". Marcus de Goffau, investigador de microbiomas en el Instituto Wellcome Sanger en Hinxton, Reino Unido, dice que él y sus colegas tienen resultados similares no publicados de "cientos" de placentas.

Uno de los problemas, dice, es que cualquier señal bacteriana en la placenta sería débil. En las heces o la saliva hay tantas bacterias que es fácil distinguir el microbioma de la contaminación de fondo. Pero cuando los microbios escasean, una señal verdadera es mucho más difícil de captar. El problema va mucho más allá de los estudios sobre fetos humanos, agrega: "Todo el campo de la secuenciación está plagado de tonterías".

Aagaard respalda sus resultados. “Somos muy cautelosos”, dice. “¿Podríamos estar malinterpretando las cosas? Por supuesto. Pero hemos puesto controles positivos y negativos en todos los lugares que hemos podido ". Y señala que varios otros grupos han encontrado evidencia de ADN bacteriano en la placenta.

Parry y el obstetra Roberto Romero del Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano en Detroit, Michigan, están planeando un estudio multicéntrico para examinar la cuestión en aún más placentas. Esperan celebrar una reunión para diseñar el protocolo en los próximos meses. Si todo va bien, podrían tener una respuesta el próximo año, dice Romero. Han invitado a Aagaard a participar y ella dice que está dispuesta. “Kjersti Aagaard es una investigadora sobresaliente y ha presentado una idea que es interesante, es importante y merece ser probada”, dice Romero. "Esta controversia se puede resolver".

No son los únicos que buscan respuestas. de Goffau es parte de un equipo que ha recibido una subvención de £ 1,6 millones (US $ 2 millones) del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido para examinar el tejido y la sangre de la placenta en busca de agentes infecciosos que podrían estar correlacionados con complicaciones del embarazo. Y el año pasado, los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Anunciaron que ofrecerían fondos para la investigación del desarrollo temprano del sistema inmunológico. El anuncio mencionó específicamente estudios para examinar cómo se siembra y evoluciona el microbioma fetal, y cómo eso podría afectar el cerebro.

Si la investigación no detecta un microbioma en el útero, eso no elimina la posibilidad de que el feto pueda encontrar microbios allí. "Hay muy poco dentro y fuera del cuerpo humano que podría considerarse estéril", dice Juliette Madan, neonatóloga del Centro Médico Dartmouth-Hitchcock en Lebanon, New Hampshire. Pero un puñado de microbios no significa necesariamente que haya un microbioma complejo y próspero. Madan no espera que los investigadores encuentren un intercambio significativo de bacterias entre la madre y el feto.

Pero de Goffau, uno de los críticos más vehementes de los papeles de la placenta, no está tan seguro. Él mismo ha logrado detectar bacterias en el meconio. "No es completamente estéril. Eso está bastante claro ", dice. Aunque la evidencia no está completa, agrega, al menos es posible un microbioma fetal.

Maria Domínguez-Bello, ecóloga microbiana de la Universidad de Nueva York, dirige un estudio que analiza el desarrollo del microbioma infantil y los posibles beneficios de poner a los bebés en contacto con los microbios vaginales de sus madres después de una cesárea. Sin embargo, no encuentra los informes de bacterias en el meconio tan convincentes. Ella sostiene que la esterilidad se rompe cuando se rompe el saco amniótico, lo que deja mucho tiempo para que las bacterias lleguen al intestino del bebé. “El trabajo de parto lleva horas, durante las cuales el bebé traga y se frota contra las paredes del canal de parto”, agrega. Incluso si un bebé nace por cesárea, el bebé puede tardar horas o incluso días en defecar, un período durante el cual puede adquirir bacterias fuera del útero.

La evidencia más convincente de que no existe un microbioma fetal, dicen Domínguez-Bello y otros, es la existencia de ratones de laboratorio libres de bacterias.Para crear estos roedores libres de gérmenes, las crías se entregan quirúrgicamente de madres con microbiomas normales y luego se crían en condiciones estériles. "Hemos hecho estos experimentos y los hemos hecho durante 70 años", dice Walter. Si solo una bacteria estuviera presente dentro del cachorro, colonizaría rápidamente y el protocolo fallaría. Sería imposible completar tales experimentos.

"Yo diría que si habla con microbiólogos reales, no lo considerarían controvertido", dice Walter. La pregunta, agrega, ya ha sido respondida.

Mysorekar, que es microbiólogo, no está de acuerdo. Algunas personas están atrapadas en la idea de que el microbioma placentario es una "noticia falsa", dice. Eso, argumenta, es una pena. "Hay algunas preguntas muy interesantes que abordar". Los seres humanos comienzan a desarrollar un repertorio de células inmunes mientras aún están en el útero, dice Mysorekar, lo que sugiere algún tipo de exposición microbiana. Se pregunta de dónde vienen estos microbios y cómo ocurre la exposición. "Hay mucho que aprender", dice. Pero no le sorprende el escepticismo. En cualquier campo emergente, dice, encontrará "algunos detractores, algunos datos sucios, pero también muchas observaciones nuevas y convincentes que, en conjunto, impulsan el campo hacia adelante".


Buscando en pañales en busca de antecedentes de bacterias intestinales

El intestino humano está repleto de bacterias. Hay 10 microbios en el cuerpo por cada célula humana gracias principalmente a la profusión de colonias en los intestinos. Sin embargo, los bebés nacen sin ninguna de estas poblaciones de gérmenes, en lugar de eso, las desarrollan de forma intermitente con el tiempo. Ahora, los investigadores han mapeado este desarrollo por primera vez en 14 bebés de California, incluido un par de gemelos fraternos.

Los investigadores recolectaron un promedio de 26 muestras de heces de cada bebé desde su primera evacuación intestinal hasta las posteriores, incluidas las que siguieron a eventos importantes como viajes, enfermedades o tratamiento con antibióticos. La genetista Chana Palmer, ahora directora del programa de la Fundación Canary en San José, California, que se enfoca en la detección temprana del cáncer, y sus colegas de la Universidad de Stanford luego probaron cada muestra para descubrir qué microbios acechaban en su interior. Palmer usó una nueva herramienta y un microarray mdasha diseñado para detectar diferencias en el ARN ribosómico de diferentes microbios y mdash para evaluar toda la gama de criaturas microscópicas que habitan en las entrañas de los bebés.

"El intestino del bebé es un lugar emocionante y en rápida evolución", dice Palmer. "Las poblaciones son bastante inestables durante los primeros meses, pero al año de edad se parecen entre sí y también se parecen a las tripas de los adultos". Entre los microbios que eventualmente dominan: Bacteroides, Eubacteriales, Clostridium, Ruminococcus y Faecalibacterium, así como pequeñas cantidades de hongos y arqueas.

Pero estos microbios no comenzaron en la parte superior del fondo. De hecho, los bebés nacen sin colonias bacterianas, pero posteriormente desarrollan una amplia variedad en sus entrañas y en cuánto tiempo lleva ese proceso. "Algunos lo fueron en 24 horas", señala Palmer. "Los gemelos eran los dos más recientes", y tardaron una semana completa en desarrollar cantidades comparables de bacterias.

Ella especula que el único grupo de gemelos fraternos en el estudio puede haber desarrollado colonias lentamente porque fueron los únicos sujetos que nacieron por cesárea planificada, lo que significa que no hubo contacto con la comunidad microbiana de su madre. Pero los gemelos también demostraron que la genética juega un papel en la determinación de la composición microbiana del intestino; su flora intestinal era más similar entre sí que a la de cualquier otro bebé, e incluso más que a los intestinos de padres o hermanos y bebés emparentados, dice Palmer.

Los resultados de la investigación, publicados esta semana en Biología PLoS, indican que todos los bebés parecen adquirir el mismo conjunto de bacterias con el tiempo, aunque comienzan en lugares radicalmente diferentes y experimentan cambios dramáticamente diferentes en las poblaciones durante el primer año. Los experimentos futuros con la micromatriz de ARN ribosómico compararán los bebés sanos y enfermos y los efectos de los antibióticos en las poblaciones intestinales adultas. La Iniciativa del Microbioma Intestinal Humano busca secuenciar todo este material genético. Sin embargo, no está claro qué tipo de microbios son mejores para su y mdashgut de su bebé & # 39s & mdashgut. "Realmente no tenemos idea", admite Palmer, "qué es lo ideal".


¿Cómo puedo estimular el microbioma de mi bebé?

1. Consuma muchos alimentos ricos en fibra durante el embarazo y la lactancia.

Las dietas ricas en fibra aumentan la diversidad de nuestras chinches intestinales y acercan el conjunto de especies a las que se encuentran en las sociedades tradicionales de cazadores-recolectores.

Como subproducto de su metabolismo, los insectos amantes de la fibra producen acetato y butirato, dos compuestos que ayudan a mantener la barrera intestinal y, por lo tanto, pueden reducir el riesgo de enfermedades autoinmunes.

No se trata solo de cómo alimentar a su bebé cuando comienza a comer sólidos alrededor de los cuatro a seis meses de edad. Al aumentar su consumo de fibra durante el embarazo y la lactancia, puede transmitir estos bichos intestinales saludables y amantes de la fibra a su bebé durante el parto y a través de la leche materna.

2. Antes del parto, tome las medidas necesarias para reducir el riesgo de una cesárea.

Comencemos admitiendo que las cesáreas pueden salvar vidas. Permítanme ser claro, estoy increíblemente agradecido de que las cesáreas sean seguras y estén ampliamente disponibles. Algunos de mis amigos más cercanos todavía están con nosotros, debido a las cesáreas.

Pero como todos sabemos, no todas las cesáreas realizadas hoy son necesarias. La tasa de cesáreas ha subido de menos del 20% en la década de 1970 al 32% en la actualidad. Si bien es difícil determinar la tasa correcta, casi todos están de acuerdo en que el 32% es demasiado alto. La mayoría de los expertos creen que el porcentaje de partos que necesitan una cesárea está más cerca del 15-20%.

Las cesáreas implican no solo tiempos de recuperación más largos y mayores posibilidades de complicaciones, especialmente con cesáreas repetidas, sino que pueden alterar el microbioma intestinal de su bebé durante meses, si no años.

Los bebés nacidos por vía vaginal llegan en una salpicadura cargada de bacterias, cubiertos de pies a cabeza con las bacterias de su madre, mientras que los bebés nacidos por cesárea ingresan al mundo en condiciones quirúrgicas estériles a través de la parte inferior del abdomen de su madre. Esta diferencia tiene un impacto profundo en la colonización intestinal.

Las cesáreas pueden alterar el microbioma intestinal de su bebé durante meses, si no años.

Los investigadores ahora creen que estos cambios en la colonización intestinal pueden explicar por qué los bebés que nacen mediante cesáreas tienen un mayor riesgo de obesidad, alergias y diabetes tipo 1.

Obviamente, el nacimiento es impredecible y no todas las cesáreas son evitables. La mejor manera de reducir sus posibilidades de una cesárea innecesaria puede ser elegir su hospital con cuidado. En los EE. UU., Las tasas de cesáreas varían hasta 10 veces entre hospitales, del 7% al 70%. Visite este sitio web que enumera las tarifas hospitalarias por estado.

3. Frotis

Frotar se refiere a rociar (o frotar) a su bebé de cesárea con todos los fluidos corporales encantadores que se perdió al evitar su canal de parto.

Si bien el hisopado se está popularizando entre algunos padres, en la profesión médica sigue siendo controvertido.

Los críticos de la práctica temen que el frotis podría exponer a su bebé a bacterias y virus desagradables como el VIH, el herpes, la clamidia y el estreptococo del grupo B.

La otra crítica importante es que no sabemos si el frotis realmente beneficia la salud a largo plazo. Los defensores asumen que el frotis tendrá beneficios para la salud. Pero están dando un salto de lógica. Sí, las cesáreas están relacionadas con tasas más altas de obesidad, asma, alergias y enfermedades autoinmunes. Sin embargo, no sabemos con certeza si esto se debe a cambios en el microbioma.

Las cesáreas también son más comunes en embarazos de alto riesgo, como los afectados por diabetes gestacional, preeclampsia y sufrimiento fetal. Quizás sean los problemas durante el embarazo y el parto, y no la falta de microbios, los que aumentan el riesgo de sufrir trastornos metabólicos e inmunológicos.

Los bebés que nacen por cesárea también pierden algo más que microbios, a menudo pierden los efectos hormonales del parto.

Los aspirantes a hisopos también se enfrentan a un problema práctico, nadie ha determinado la "forma correcta" de hacer hisopos. En un estudio de 2016, los investigadores empaparon gasa dentro de las vaginas de las mujeres en trabajo de parto. Poco después del nacimiento, frotaron la gasa sobre la cara, la boca y el trasero del recién nacido.

Los recién nacidos nacidos por cesárea pero con hisopos tenían comunidades microbianas orales y cutáneas que se parecían más a las de los recién nacidos de parto vaginal, pero esto era menos cierto cuando se trataba de sus comunidades microbianas intestinales. Quizás porque, como todos sabemos pero de lo que no nos gusta hablar, los recién nacidos están expuestos, ejem, a algo más que secreciones vaginales durante el parto.

La controversia sobre el frotis tiene, en el fondo, una pregunta sobre cuál es el status quo. El hisopado imita lo que ocurre naturalmente en un parto vaginal. Sin embargo, tan pronto como quita algo, cambia su marco de referencia y lo que se percibe como el status quo.

Para los bebés por cesárea, esto hace que el parto en un entorno quirúrgico estéril sea la nueva normalidad.

En cierto sentido, la ciencia aún no está resuelta. En otro sentido, en comparación con otras elecciones que podría estar tomando, esta es una elección muy natural. Si no hubiera dado a luz a su bebé por cesárea, no habría forma de que pudiera escapar de cubrir a su bebé con estas bacterias ". Rob Knight, microbiólogo de la Universidad de California en San Diego.

4. Espere el primer baño

No es necesario sumergir a su recién nacido en una tina, y muchos hospitales ahora han actualizado sus procedimientos para que el primer baño se retrase al menos 24 horas, como recomienda la Organización Mundial de la Salud. El baño temprano no solo puede aumentar el riesgo de hipoglucemia en los recién nacidos, sino que también podría interferir con la colonización bacteriana temprana por las bacterias de la madre.

Dejando de lado los beneficios para la salud, ¿quién quiere eliminar ese delicioso olor a bebé recién nacido vagamente a vainilla? ¡Saborealo!

5. Probióticos–

Ah, el suplemento del día. Las "culturas vivas" promocionadas en su botella de kéfir. La flema viscosa en el fondo de tu botella de kombucha. Por definición, cualquier microorganismo que pueda sobrevivir al angustioso viaje desde su estómago altamente ácido hasta sus intestinos menos ácidos.

Entonces, aparte del marketing, ¿beneficia a su bebé beber “chinches intestinales saludables”?

Sorprendentemente, la respuesta parece ser, al menos en algunos casos, & # 8230YES.

Para los bebés prematuros, los probióticos reducen a la mitad el riesgo de enterocolitis necrotizante, una afección grave y a menudo fatal común en los bebés prematuros. También reducen sus probabilidades de sepsis, una infección sanguínea grave y potencialmente mortal, en un 12%. Para prevenir estas graves complicaciones de la prematuridad, los "cócteles" de probióticos que contienen múltiples cepas bacterianas, generalmente una mezcla de Lactobacillus y Bifidobacterias , parecen ser los más eficaces.

Para todos los bebés, los probióticos también reducen el riesgo de eccema infantil, aunque no el riesgo de alergias o asma infantil. Nuevamente, los cócteles de probióticos parecen ser los más efectivos. Los probióticos también pueden reducir los cólicos del recién nacido, según un metanálisis de cinco ensayos aleatorizados.

Para los bebés prematuros, los probióticos reducen a la mitad el riesgo de enterocolitis necrotizante.

Para los niños mayores que reciben un ciclo de antibióticos, los probióticos reducen a la mitad el riesgo de diarrea asociada a los antibióticos, siendo los probióticos de dosis alta (& gt5 mil millones de UFC / día) los más efectivos.


¿Quiere combatir las alergias? Conseguir un perro sucio

Un perro en la casa es más que una buena compañía. Existe una creciente evidencia de que la exposición a perros y ganado en una etapa temprana de la vida puede disminuir las posibilidades de que los bebés desarrollen posteriormente alergias y asma. Ahora, los investigadores han rastreado este efecto beneficioso para la salud hasta un microbio que vive en el intestino. Su estudio, en ratones, sugiere que complementar la dieta de un bebé con la combinación correcta de bacterias podría ayudar a prevenir las alergias, incluso sin un perro mascota.

"Este artículo ilustra elegantemente cómo una exposición ambiental protege contra una respuesta alérgica al mediar las [bacterias] intestinales", dice John Penders, epidemiólogo molecular del Centro Médico de la Universidad de Maastricht en los Países Bajos, que no participó en el trabajo. "Estudios como este proporcionan nuevas pistas" sobre cómo se pueden manipular los microbios en el intestino para prevenir o tratar las alergias.

Hace más de una década, investigadores estadounidenses que revisaron los registros médicos de niños con mascotas (perros y, en menor medida, gatos) descubrieron que los niños tenían menos probabilidades de desarrollar alergias y asma que otros niños. Otros estudios epidemiológicos en Europa han apoyado esta conexión, no solo con las mascotas, sino también con el ganado. En 2010, Susan Lynch, microbióloga de la Universidad de California en San Francisco, mostró que los perros que viven en parte al aire libre transportaban microbios ambientales a la casa, algunos de los cuales también se encontraban en el intestino humano. Ella y otros ya habían descubierto que los microbios intestinales afectaban las respuestas inmunitarias, por lo que se preguntó si la protección contra las alergias que brindan los perros se debía a las bacterias intestinales.

Lynch y sus colegas recolectaron polvo de una casa sin animales y de una casa con un perro de interior / exterior. Alimentaron con ese polvo mezclado con agua a ratones jóvenes y posteriormente desafiaron el sistema inmunológico de los animales dándoles cucarachas molidas o proteína de huevo, dos sustancias que se sabe que provocan reacciones alérgicas tanto en roedores como en personas.

Los ratones que recibieron polvo de la casa del perro resistieron el desafío con poca o ninguna reacción alérgica, pero los otros ratones desarrollaron el equivalente de ratón de una secreción nasal y aceleraron la actividad inmunológica en sus vías respiratorias, informaron los investigadores en línea hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. En los ratones expuestos al polvo de perro, había menos células inmunitarias asociadas a alergias y las que estaban presentes producían menos moléculas del sistema inmunológico que tienden a provocar una reacción fuerte.

El equipo de Lynch examinó los tipos de bacterias en las entrañas de los ratones antes y después de la exposición al polvo. Los ratones con polvo de perro, y un sistema inmunológico menos alergénico, tenían una cantidad inusualmente grande de un microbio llamado Lactobacillus johnsonii, informa el equipo. Cuando alimentó con esa bacteria a los ratones, esos ratones tuvieron una reacción alérgica amortiguada, incluso sin estar expuestos al polvo del perro. Esos ratones también se enfermaron menos cuando se infectaron con un virus que en los humanos puede hacer que los bebés se vuelvan asmáticos más tarde. “Nuestros estudios sugieren que [esta bacteria] es un mediador crítico de la protección de las vías respiratorias contra las agresiones ambientales”, dice Lynch.

El nuevo trabajo agrega otra evidencia a la hipótesis de la higiene, debatida durante mucho tiempo, que sostiene que un estilo de vida moderno y más limpio puede hacernos más susceptibles a las alergias, el asma y los trastornos autoinmunes. "Hay muchos estudios que muestran que la exposición a mascotas y / o ganado reduce la prevalencia de trastornos alérgicos, por lo que este es un paso emocionante y estimulante para comprender el mecanismo detrás de eso", dice Suzanne Havstad, bioestadística del Hospital Henry Ford en Detroit. , Michigan, que no participó en el trabajo.

Si bien es posible que el polvo de la casa del perro transfiera directamente más L. johnsonii en el intestino de una persona, Lynch sospecha que otras bacterias del medio ambiente se introducen en la casa en los perros, se transmiten por el aire y se tragan. Una vez en el intestino, fuerzan un cambio en esa comunidad microbiana que favorece un aumento de L. johnsonii ya presente.

Antes de que alguien comience a pensar en un suplemento dietético con bacterias para sus hijos o en adoptar un perro solo para combatir las alergias, se necesitaría hacer mucho más trabajo, incluidos estudios clínicos, señala Lynch. "Hay que tener mucho cuidado al transferir resultados de modelos de ratón a humanos", añade Markus Ege, epidemiólogo de la Universidad de Munich en Alemania. "El entorno experimental en ratones es muy artificial".

Aún así, dice Penders, "[e] l potencial de Lactobacillus johnsonii como probiótico en la prevención de enfermedades alérgicas es definitivamente algo que debería explorarse más a fondo".


Complementar con simbióticos de calidad como opción de tratamiento

Ahora tenemos alguna evidencia de que efectivamente existe una conexión entre la salud de nuestras bacterias intestinales y nuestra salud mental. ¿Puede la suplementación con probióticos de calidad ofrecer una opción de tratamiento complementario para las personas que luchan contra la ansiedad y la depresión?

Los investigadores consideraron a los probióticos como una posible opción de tratamiento para las personas con trastorno depresivo mayor. Los investigadores sugirieron que el estrés puede reducir las bacterias beneficiosas.

Las bacterias del tracto gastrointestinal pueden comunicarse con el sistema nervioso central, incluso en ausencia de una respuesta inmunitaria. Los probióticos tienen el potencial de reducir las citocinas inflamatorias sistémicas, disminuir el estrés oxidativo, mejorar el estado nutricional y corregir el SIBO. El efecto de los probióticos sobre las citocinas inflamatorias sistémicas y el estrés oxidativo puede conducir en última instancia a un aumento del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF). Nuestro argumento es que los probióticos pueden ser un adyuvante de la atención estándar en el TDM. 7

En un estudio reciente de la Universidad de Oxford, 8 voluntarios recibieron dos prebióticos (fructooligosacáridos, FOS o bimuno-galactooligosacáridos, B-GOS) o un placebo (maltodextrina) diariamente durante 3 semanas. El cortisol al despertar fue significativamente más bajo en aquellos que tomaban los suplementos prebióticos. Los investigadores concluyeron que las bacterias prebióticas pueden tener un efecto ansiolítico en las personas.

Muchos suplementos probióticos solo contienen probióticos. Los prebióticos actúan como alimento para las bacterias buenas. Con un simbiótico, la combinación de prebióticos y probióticos puede ser beneficiosa para reducir el estrés y la ansiedad, así como algunos síntomas de depresión.

En conclusión, la evidencia muestra que existe una conexión definitiva entre las bacterias intestinales y la salud mental. ¿Cuáles son algunas formas en las que podemos mejorar las bacterias saludables en nuestro intestino? Primero, podemos ser más conscientes de las prácticas del parto y la lactancia, ya que ahora sabemos que hay un impacto en la salud del bebé. También podemos incluir alimentos fermentados en nuestra dieta, como chucrut crudo, remolacha fermentada, zanahorias fermentadas y tés fermentados, ya que los alimentos fermentados contienen algunas bacterias beneficiosas. Por último, también puede ser beneficioso incluir un probiótico de calidad a diario, para ayudar a restablecer la salud de las bacterias intestinales.



Comentarios:

  1. Tojajora

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