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El papel de la microbiota intestinal en las enfermedades neurodegenerativas

por | 13 Ene 2021 | Microbiología

enfermedad neurodegenerativa microbiota intestinal

Casi la mitad de las células y el 1% de los genes de nuestro organismo son humanos, el resto proviene de microorganismos, predominantemente bacterias, arqueas, hongos y virus. Este conjunto de microorganismos forma la microbiota humana, que se encuentra principalmente en el intestino. Los avances tecnológicos, el acceso abierto a las bases de datos y la secuenciación masiva han facilitado que estos microorganismos puedan ser identificados.

La microbiota humana ha sido reconocida como un elemento clave de nuestro organismo. Existen evidencias de que alteraciones en la microbiota intestinal están relacionadas con todo tipo de enfermedades, incluyendo las enfermedades neurodegenerativas.

Diversos estudios han establecido interacciones complejas entre la microbiota intestinal y el sistema nervioso central1.

Comunicación bidireccional microbioma-cerebro
Figura 1. Comunicación bidireccional microbioma-cerebro

Identificando la microbiota humana

Trillones de microorganismos colonizan a los seres humanos desde el nacimiento2. La mayor parte de estos microorganismos se encuentra en el tracto gastrointestinal, alcanzando la más alta densidad en el colon3. Se estima que el microbioma adulto contiene 100 veces más genes que el genoma humano. Este microbioma influye en las funciones digestivas, inmunológicas, metabólicas y neurológicas4,5, ya que diversas alteraciones en la microbiota intestinal han sido relacionadas con diferentes enfermedades, como obesidad, diabetes, enfermedades autoinmunes, asma y enfermedades neurodegenerativas .

La identificación y el potencial de la microbiota intestinal ha sido elucidada, en gran parte, gracias a la secuenciación masiva. La identificación del RNA ribosomal 16S es la estrategia más común para la secuenciación de bacterias y arqueas.

Una vez llevada a cabo la secuenciación, la secuencias de rRNA 16S se agrupan por similitud en unidades taxonómicas operativas (OTUs). El umbral para discriminar OTUs tiene un punto de corte de 97% de similitud de secuencia6 y, aunque es una técnica muy adecuada y con bastante potencial para informar de microorganismos incultivables, existe actualmente un debate en torno a cómo analizar los resultados, ya que no existe una estandarización.

La funcionalidad de la microbiota

En 2012 el proyecto de microbioma humano7 concluyó que existían notables variaciones en la microbiota humana entre individuos pero que, a su vez, los perfiles permanecían relativamente estables en una determinada parte del cuerpo (por ejemplo, el instestino)8. No obstante, perturbaciones en la composición de la microbiota intestinal, por ejemplo con cambios extremos en la dieta, pueden rápidamente alterar esos perfiles metabólicos y funcionales9. Por otro lado, la misma especie de Escherichia coli puede llevar a cabo diferentes roles, desde ser patogénicos a beneficiar la producción de vitamina K y B12, dependiendo de la cepa10.

Microbioma y enfermedades neurodegenerativas

Existen una serie de estudios científicos11,12,13 que demuestran el papel clave que juega la microbiota intestinal en el desarrollo de los síntomas de la enfermedad del Parkinson. Síntomas tempranos de esta enfermedad neurodegenerativas como hiposmia, problemas de sueño y depresión ocurren años, incluso décadas, antes de que los síntomas motores aparezcan. Estos síntomas se han correlacionado con cambios en el intestino, que sorprendentemente ocurren próximos a las superficies mucosas que están densamente pobladas por microorganismos.

La evidencia de un origen infeccioso en la enfermedad de Alzheimer ha sido debatida por los expertos durante un largo tiempo. Las hipótesis a esta teoría se basan en infecciones crónicas de varias bacterias, virus, parásitos y hongos14,15. Están empezando a aparecer diversos estudios que investigan el papel potencial del microbioma en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer16.

Por otro lado, cambios en los perfiles metabolómicos se han observado en sujetos con una sintomatología temprana de enfermedad de Huntington17, pero a pesar de las evidencias existentes de que la microbiota podría estar envuelta en la aparición y el desarrollo de varias enfermedades neurológicas, la causa permanece sin demostrar. Basándonos en los estudios científicos conducidos hasta la fecha en humanos, podemos afirmar que hay un potencial para que el microbioma pueda actuar de biomarcador clínico de diferentes tipos de enfermedades neurodegenerativas.

Perspectivas de futuro

Demostrar el papel determinante de la microbiota como un factor necesario, suficiente o contribuyente en la aparición de enfermedades neurodegenerativas puede ser extremadamente complejo. Es bastante improbable que un solo microorganismo sea el causante de perturbaciones en la salud, más bien son cambios en toda la comunidad microbiana los que influyen, de una manera u otra, en la salud del ser humano.

Las enfermedades neurológicas son un problema global, afectó a 12 millones de personas en el año 2005, y se prevé un incremento del 12% en 2030. Un examen más detenido a nuestras comunidades microbianas puede proporcionar un planteamiento muy útil para entender mejor algunas enfermedades, especialmente las neurológicas.

Los retos futuros en este campo incluirán la enorme cantidad de estudios metagenómicos generados, el complejo análisis bioinformático y las limitaciones de acceso a las bases de datos, especialmente para los microbios menos estudiados, como los virus y los hongos.

Referencias

  1. Tremlett H, Bauer KC, Appel-Cresswell S, Finlay BB, Waubant E. The Gut Microbiome in Human Neurological Disease: A Review. ANN NEUROL 2017;81:369–382
  2. Ley RE, Peterson DA, Gordon JI. Ecological and evolutionary forces shaping microbial diversity in the human intestine. Cell 2006;124:837–848.
  3. Qin J, Li R, Raes J, et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature 2010;464:59–65.
  4. Sampson TR, Mazmanian SK. Control of brain development, function, and behavior by the microbiome. Cell Host Microbe 2015;17:565–576.
  5. Bauer KC, Huus KE, Finlay BB. Microbes and the mind: emerging hallmarks of the gut microbiota-brain axis. Cell Microbiol 2016;18:632–644.
  6. Schloss PD. The effects of alignment quality, distance calculation method, sequence filtering, and region on the analysis of 16S rRNA gene-based studies. PLoS Comput Biol 2010;6:1000844.
  7. Proyecto de microbioma humano.
  8. The Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature 2012;486:207–214.
  9. David LA, Maurice CF, Carmody RN, et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature 2014;505:559–563.
  10. Blount ZD. The unexhausted potential of E. coli. Elife 2015;4:e05826.
  11. Shannon KM, Keshavarzian A, Dodiya HB, et al. Is alphasynuclein in the colon a biomarker for premotor Parkinson’s disease? Evidence from 3 cases. Mov Disord 2012;27:716–719.
  12. Hawkes C, Del Tredici K, Braak H. Parkinson’s disease: a dual-hit hypothesis. Neuropathol Appl Neurobiol 2007;33:599–614.
  13. Svensson E, Horvath-Puho E, Thomsen RW, et al. Vagotomy and subsequent risk of Parkinson’s disease. AnnNeurol 2015;78:522–529.
  14. Harris SA, Harris EA. Herpes simplex virus type 1 and other pathogens are key causative factors in sporadic Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis 2015;48:319–353.
  15. Maheshwari P, Eslick GD. Bacterial infection and Alzheimer’s disease: a meta-analysis. J Alzheimers Dis 2015;43:957–966.
  16. Claesson MJ, Jeffery IB, Conde S, et al. Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly. Nature 2012;488:178–184.
  17. Rosas HD, Doros G, Bhasin S, et al. A systems-level “misunderstanding”: the plasma metabolome in Huntington’s disease. Ann Clin Transl Neurol 2015;2:756–768.
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