jueves, 22 de agosto de 2019

Microbiota: los microbios de tu organismo

Hablando de microbiota con David Sierra en "Esto me suena" 
en RNE (Espacio Naukas), a partir del minuto 19:50:


miércoles, 14 de agosto de 2019

Manipular la microbiota (I): probióticos si, probióticos no.


Se calcula que cerca de 3,9 millones de adultos en EE.UU. consumen suplementos con probióticos (o prebióticos)

Los probióticos se definen como “microorganismos vivos que, cuando se administran a una concentración adecuada, confieren algún beneficio saludable al hospedador”. Desde hace muchos años se han empleado distintas cepas de Lactobacillus, Bifidobacterium y Saccharomyces, y más recientemente otras como Roseburia, Akkermansia, Propionibacterium o Faecalibacterium. En la última década, la investigación sobre el microbioma intestinal ha experimentado un incremento exponencial y la cantidad de información que hemos acumulado es extraordinaria. Hoy sabemos que en realidad somos un complejo ecosistema lleno de cientos de millones de interacciones entre nuestras propias células humanas y nuestros microbios, y que de ese equilibro depende nuestra salud.

El estudio del microbioma humano ha ido acompañado con un interés creciente por los probióticos como una forma de manipular o modular nuestra microbiota. Por eso, cada vez hay más revisiones que intentar aclarar si los probióticos son realmente útiles, si pueden modificar nuestra microbiota, si tienen alguna eficacia o incluso algún efecto secundario. 


La confusa eficacia clínica de los probióticos

Mucho de nuestro conocimiento sobre los probióticos está basado en estudios in vitro, en cultivos celulares y en animales, o ex vivo en modelos humanos. Existen multitud de ensayos que aseguran que los probióticos tienen un efecto preventivo e incluso terapéutico (curativo) de algunos problemas de salud: desde la diarrea aguda asociada al consumo de antibióticos o a infecciones poro a s ﷽﷽﷽﷽a asociada alpor Clostridium difficile,  su beneficioea una cocentracio ao  Clostridium difficile, el síndrome del colón irritable, sepsis y enterocolitis neonatal, infección por Helicobacter pylori, infecciones respiratorias, dermatitis atópica o riesgo cardiovascular (1).

¿Cómo funcionan los probióticos? Muchos estudios han sugerido que los probióticos modulan la respuesta inmune al afectar la expresión de genes relaciones con la inmunidad y la inflamación. También se ha sugerido que los probióticos pueden modular la microbiota original o normalizarla cuando esté perturbada, inhibir y bloquear la colonización de otras bacterias patógenas, estabilizar la barrera epitelial, promover la secreción de moco o elevar los niveles de algunos compuestos como el butirato. Incluso, se les ha conferido cierto efecto antidepresivo y contra la ansiedad (1).

Lamentablemente, para la mayoría de estos casos existen al mismo tiempo trabajos similares con resultados negativos e incluso opuestos. A esta confusión contribuye que muchos efectos no se han comprobado en humanos o solo se ha hecho con alguna cepa concreta de probiótico. Existe además una enorme variabilidad de cepas distintas de bacterias y levaduras que se emplean en los distintos trabajos, no existe un consenso en las formulaciones ni en los protocolos metodológicos y de análisis de los resultados, y hay una alta heterogeneidad en términos de dieta, edad, sexo, genética y microbiota indígena de los individuos analizados. En muchos casos faltan evidencias y son necesarios más estudios clínicos para comprobar si esos cambios que se asocian a los probióticos son realmente beneficiosos o no (1). Además, algunos efectos que se observan en modelos animales no necesariamente son trasladables a humanos, como, por ejemplo, el efecto de los probióticos sobre la ansiedad (2).

De hecho, hasta el momento actual no se ha aprobado ninguna alegación saludable (health claim) para ningún probiótico susceptible de ser añadido a alimentos funcionales o complementos alimenticios. Esta discrepancia crea confusión y surge la duda de si los probióticos funcionan o no. La respuesta es clara: depende.

El problema de la colonización

Uno de los problemas todavía sin resolver con los probióticos es la capacidad de los microorganismos que lo componen de establecerse de manera estable en la mucosa intestinal y de si esa colonización del intestino es necesaria para tener un impacto beneficioso en el hospedador.

Sorprendentemente no ha sido muy estudiado si los probióticos que consumimos realmente colonizan la mucosa intestinal.  En la mayoría de los trabajos se suele analizar la cantidad de probióticos que aparecen en las heces, pero no se suele examinar si realmente han colonizado el intestino o simplemente han pasado de largo. En un reciente estudio (3), 19 voluntarios sanos recibieron un suplemento probiótico compuesto de 11 cepas o un placebo durante cuatro semanas. El suplemento contenía los cuatro géneros bacterianos más frecuentemente empleados en la mayoría de los probióticos comerciales. Para comprobar la colonización de las cepas, se tomaros muestras no solo de heces, como se suele hacer en este tipo de ensayos, sino también se hicieron colonoscopias para obtener biopsias del tejido intestinal. De ambos tipos de muestras se analizaron el contenido y la función del microbioma. Los resultados demostraron que los participantes que tomaron probióticos se pudieron clasificar en dos tipos: los permisivos, que tenían un aumento significativo de cepas de probióticos en su intestino; y los resistentes, cuyos intestinos no había sido colonizados por los probióticos. Demostraron además que la microbiota intestinal preexistente era lo que determinada si uno era permisivo o resistentes. Curiosamente este efecto no se veía si solo se analizaban las muestras fecales, es decir, solo se demostró con las colonoscopias.

Dicho de otro modo, el que los probióticos colonicen tu intestino o salgan como han entrado (bueno, exactamente no por el mismo sitio) depende de tus microbios intestinales, de tu microbiota. Existe por tanto una variabilidad individual, y algunas personas se pueden beneficiar de los probióticos, mientras que en otras pasan de largo y no tienen ningún efecto. Esto en el fondo no es sorprendente, gente distinta responde de manera distinta al mismo medicamento, alimento o patógeno.

Otra pregunta que nos podemos hacer es, en las personas que hemos catalogado como permisivas, ¿cuánto tiempo permanecen los probióticos colonizando la mucosa intestinal, una vez que hemos dejado de tomarlos? Se han hecho varios estudios, sobre todo con distintas cepas de los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus,  y la respuesta tampoco está muy clara. En algunos casos, el probiótico desaparease al cesar de tomarlo, en otros puede durante entre una y dos semanas, o incluso más, después de dejar de tomarlo. En general, los resultados sugieren que el tiempo que los probióticos permanecen en nuestro interior depende mucho del tipo de cepa y de cada persona.

Por tanto, esa idea general de que tomar una píldora con bacterias o levaduras “buenas” puede desplazar a las bacterias “malas” y mejorar mi salud probablemente sea errónea: el que una persona que ya está sana tome probióticos para mejorar su salud general puede que no sirva para nada y sea una forma de tirar el dinero. Nadie nos asegura que ese probiótico concreto colonice nuestro intestino.

Probióticos y antibióticos

Otra de las dudas sobre los probióticos es si son efectivos para reponer la microbiota intestinal después de un tratamiento con antibióticos.  Sobre esto también hay resultados contradictorios. En un ensayo reciente (4), los investigadores dieron una terapia con antibióticos de amplio espectro a 31 voluntarios sanos (ciprofloxacina y metronidazol durante una semana). Después un grupo recibió el suplemento con probióticos (el mismo que en la referencia anterior) dos veces al día durante cuatro semana, otro fue sometido a un auto-trasplante de microbiota intestinal (el famoso trasplante fecal) obtenido antes del tratamiento con antibióticos, y un tercer grupo control no recibió nada. Esta vez, ninguno de los voluntarios que recibieron los probióticos fueron resistentes a la colonización. Los antibióticos habían acabado con muchos de los microorganismos de la microbiota original, lo que facilitó a las cepas exógenas de los probióticos colonizar y desarrollarse en el intestino. Pero esto tuvo un precio: las bacterias autóctonas de la microbiota original tardaron más tiempo en volver a su situación original en el grupo de personas que tomaron probióticos que en el grupo control en el que no se intervino. Esto sugiere que quizá el tomar probióticos retrase el volver a la microbiota nativa y que los probióticos no deberían usarse de forma indiscriminada.

A pesar de este resultado (hay que tener en cuenta que es solo un ensayo y que habría que confirmarlo), los efectos que causan los tratamiento con antibióticos en la microbiota nativa están asociados a muchos problemas de salud, desde infecciones, obesidad y alergias, hasta inflamaciones crónicas. El ensayo además se realizó con voluntarios sanos, no sabemos por tanto si los probióticos también retrasarían el retorno a la microbiota nativa en personas que habían tomado antibióticos por estar enfermas.

El futuro de los probióticos

Otro resultado interesante del ensayo anterior (4) fue que los voluntarios que habían recibido sus propios microbios con el autotrasplante de microbiota intestinal, en vez de probióticos, volvieron rápidamente a la situación normal después del tratamiento con antibióticos. Esto demuestra el poder de personalizar las intervenciones de la microbiota: quizá en el futuro se diseñe un cóctel de bacterias y levaduras probióticos personalizadas, cuya composición dependa de la microbiota nativa de cada uno. En definitiva, un traje a medida para cada paciente.

Modificar nuestra microbiota es mucho más complejo de lo que creímos. El futuro de los probióticos es apasionante, pero todavía hace falta mucha más investigación. No todas las formulaciones o combinación de cepas probióticas han sido clínicamente validadas. Se pueden ensayar nuevas cepas recombinantes y nuevas especies de bacterias y levaduras, o combinarlo con nuevos prebióticos (sustancias empleadas selectivamente por los microorganismos y confieren un beneficio saludable). Sin olvidar su uso también en otros “ecosistemas” como el tracto urogenital, la cavidad oral-nasal, o la piel.

Los análisis basados únicamente en la secuenciación del 16S rDNA  difícilmente distinguen entre las cepas de los probióticos y cepas endógenas similares

Es necesario consensuar protocolos y ensayos clínicos multicentro rigurosos y de calidad, independientes de la industria, que estudien la eficacia y los posibles efectos secundarios, especialmente en niños, inmunocomprometidos y personas enfermas. En definitiva una regulación similar a otras intervenciones médicas.

También te puede interesar esta otra entrada "Manipular la microbiota (II): el trasplante fecal.

Referencias:

(1) The pros, cons, and many unknowns of probiotics. Suez, J., y col. (2019). Nat Med. 25(5):716-729.




Para más información:

JAMA. 321(7):633-635.

NOTA: aquí tengo en mi mano un probiótico comercial. Asegura que contiene 100.000 millones de UFC por cada dos cápsulas, (un total de 60 cápsulas), con un 91% de viabilidad. Está compuesto por 16 especies de bacterias de Bacillus, Bifidobacterium, Lactobacillus y Streptococcus. Y añaden este mensaje que se ve en la foto:



En definitiva, los posibles beneficios no han sido evaluados por la FDA (Food and Drug Administration), y el producto no tiene intención de diagnosticar, tratar, curar o prevenir ninguna enfermedad. ¿Entonces?

jueves, 1 de agosto de 2019

¿Hay bacterias en la placenta humana? ¿Existe una microbiota fetal?


No hay nada como una madre

Sabemos que desde el mismo momento del nacimiento, comenzamos a reunir a nuestros propios microbios, que serán distintos de los de otras personas. Formarán nuestra microbiota, ese conjunto de bacterias, virus, hongos y levaduras que conviven en nuestro organismo, en nuestra piel, boca, intestinos, vagina, … Pero, ¿de dónde viene, cómo los adquirimos?

El primer contacto con los microbios lo heredamos de nuestra propia madre. Durante más de un siglo, la idea de que el útero materno era una especie de santuario estéril en el que se desarrollaba el feto y que el recién nacido adquiría sus microbios durante el momento y después del parto ha sido aceptado como un dogma. Según esto, los bebés nacen estériles y adquieren sus microbios de forma vertical (directamente de la madre conforme pasan por el canal del parto) y horizontalmente (de otros humanos y del ambiente después de nacer).


Fue ya en 1885 cuando Theodor Escherich describió que el meconio (las primeras heces del bebé nada más nacer) estaba libre de bacterias viables, lo que sugería que el feto humano se desarrolla dentro de un ambiente estéril. La presencia de bacterias en la placenta o en el líquido amniótico se consideraba una infección o una contaminación originada durante la expulsión. La placenta es una barrera protectora del feto contra los microbios patógenos que pudiera haber en la sangre de la madre. De hecho, la placenta tiene una seria de características anatómicas, fisiológicas e inmunológicas que evitan la contaminación bacteriana, que previenen y combaten la amenaza microbiana y que solo puede ser atravesada por algunos patógenos especializados en ello. El hecho que desde hace años se haya podido obtener en el laboratorio animales libres de microbios desde su nacimiento en ambientes estériles (no solo ratones y ratas sino también cobayas, conejos, perros, gatos, cerdos, cabras, ovejas, marmotas y chimpancés) es una evidencia de que en los mamíferos no ocurre una transferencia de microbios desde el útero materno.

¿Y en humanos, se han conseguido humanos libres de microbios desde su nacimiento? Pues sí. La verdad es que obviamente son casos muy raros, pero en 1969 se describió el primer caso de un bebé con una enfermedad inmunológica grave que nació por cesárea en una cámara de aislamiento y se mantuvo durante seis días en aislamiento estéril completo. Durante ese tiempo, se demostró la ausencia de bacterias en el bebé por test microbiológicos clásicos.

La microbiota fetal

A pesar de todos estos hechos, en los últimos años algunos estudios empleando técnicas moleculares de amplificación y secuenciación de genes sugieren que existen comunidades bacterianas en la placenta, el líquido amniótico, el cordón umbilical y el meconio en embarazos sanos sin signos de infección o inflamación. Estos descubrimientos han hecho que algunos hayan cambiado del paradigma del útero estéril al de la colonización dentro del útero, una hipótesis que cambia radicalmente nuestra idea de cómo adquirimos nuestros primeros microbios. Según esta hipótesis el útero contiene su propia microbiota que contribuye a la colonización del feto. Existe por tanto lo que podríamos denominar un “microbioma fetal” en el útero. Con estás técnicas se ha encontrado ADN microbiano en la placenta, el líquido amniótico, el meconio y el calostro (la primera leche que produce la madre después del parto). Algunos autores han propuesto incluso varias rutas por las que las bacterias de la madre se pueden mover hasta la placenta y colonizar el feto en el útero, desde el tracto genital, a través de la sangre de la madre o dentro de células inmunes desde el intestino o la boca. Por tanto, según esta hipótesis no nacemos estériles, sin microbios, sino que ya desde que estábamos en el útero materno teníamos microbios que, lógicamente, los heredamos de nuestra madre.

No, no hay bacterias en la placenta

Como era de esperar, esta hipótesis de la microbiota fetal o de la colonización del feto con bacterias de la placenta antes de nacer, ha generado mucha controversia. Hay varios trabajos que sugieren que la presencia de ADN microbiano en ese tipo de muestras se debe a contaminaciones y que lo que realmente están detectando son productos bacterianos en vez de bacterias vivas y viables. Se ha sugerido que incluso los reactivos y los kits comerciales que se emplean en técnicas de biología molecular para extraer o secuenciar el ADN pueden estar ya contaminados con ADN microbiano, muy difícil de evitar. Esto es lo que algunos han denominado con cierto cachondeo el “kit-oma”, el conjunto de ADN microbiano contaminante de los reactivos de un kit comercial. Esto puede generar resultados erróneos cuando trabajamos con muestras en las que la cantidad de ADN sea muy pequeña, como por ejemplo la placenta. Por eso, en este tipo de experimentos son esenciales los controles para asegurar que los resultados obtenidos no están influidos por la presencia de ese ADN contaminante.

Se acaba de publicar en la revista Nature (1) el mayor estudio hasta la fecha sobre este tema, en el que han analizado muestras de placentas de 537 mujeres. Su objetivo era determinar si los casos de preeclampsia, partos espontáneos o prematuros  tienen alguna relación con la presencia de ADN bacteriano en la placenta y comprobar si hay evidencia para apoyar la hipótesis de la existencia de una microbiota placentaria.

Para ello, han empleado varias técnicas de extracción del ADN y de secuenciación masiva y han incluido controles negativos en todos sus análisis. Sus resultados son claros: la placenta no contienen microbios, en un embarazo sano, y las contaminaciones son la causa de la presencia de alguna bacteria detectable en algún caso aislado.

En el trabajo se muestra cómo de difícil es evitar las contaminación con ADN microbiano, cuando trabajas con técnicas muy sensibles para detectar concentraciones muy bajas de bacterias. Por ejemplo, la secuenciación detectó dos patógenos Vibrio cholerae y Streptococcus pneumoniae, pero esas señales fueron debidas a la contaminación del aparato que se había empleado previamente para secuenciar estos microorganismos.  Se trataba, por tanto, de una contaminación cruzada en la máquina de secuenciación y no de bacterias presentes en las muestras de placenta. Además, confirmaron la existencia de “microbiota” en los kits comerciales para la extracción del ADN. Estas pequeñas cantidades de ADN contaminante en los equipos y en los reactivos son lo que genera estos resultados falsos positivos.


Origen del ADN bacteriano detectado en muestras de placenta humana. Fuente: ref. 1.

Los autores han identificado cuatro patrones de contaminación que pueden explicar la presencia bacterias o de ADN en la placenta:

- contaminación durante el parto (como por ejemplo, Lactobacillus),
- en el momento de la obtención de la muestra (Deinococcus geothermalis),
- durante el procesamiento de la muestra y la extracción del ADN (Burkholderia silvatlantica, Thiohalocapsa halophila), o
- en los reactivos y equipos de amplificación y secuenciación del ADN (Vibrio cholerae, Streptococcus pneumoniae).

Sin embargo, gracias a todos los controles que incluyeron en sus experimentos, los autores sí que fueron capaces de detectar de forma convincente un solo tipo de bacteria en algunas de las muestras (cerca del 5%): Streptococcus agalactiae. Esta bacteria puede ser parte de la microbiota normal de una persona sana, y puede colonizar a las embarazadas. Aunque normalmente no ocasiona síntomas ni problemas a la mujer sana durante el embarazo, en algunos casos puede llegar a provocar una enfermedad grave a la madre y transmitirse al bebé durante la gestación, causando neumonía, septicemia y meningitis. Según los autores, la detección en algunos pocos casos de esta bacteria en la placenta es compatible con su afirmación de que la placenta es un territorio “microbe-free en embarazos sanos. La placenta, por tanto, no es un reservorio o almacén de microbios, no existe una microbiota residente de la placenta.

Referencia:
(1) Human placenta has no microbiome but can contain potential pathogens. De Goffau, M. C. y col. 2019. Nature. doi: 10.1038/s41586-019-1451-5

Para saber mas:
No bacteria found in healthy placentas. Segata, N. 2019. Nature. doi: 10.1038/d41586-019-02262-8
De-discovery of the placenta microbiome. Frederic D. Bushman, F. D. 2019. AJOG, 220(3):213–214.