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Libro del corazón

Materia oscura microbiana

Investigadores de la Universidad de Harvard descubren unas misteriosas bacterias que descomponen el colesterol en el interior del intestino humano

Publicado: 28/04/2024 ·
15:03
· Actualizado: 02/05/2024 · 04:30
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  • Microbiota intestinal. -
Autor

José Manuel Revuelta Soba

Catedrático de Cirugía y Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria. Ex-Jefe de Cirugía Cardiovacular del Hospital Valdecilla de Santander

Libro del corazón

Descubriendo el interior del corazón humano, órgano maravilloso, fuente de vida e investigación de calidad

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Hace años se descubrió que el intestino humano acoge una inmensa cantidad de microorganismos -flora intestinal-. Algunas investigaciones recientes estiman que está formada por más de 100.000 millones de microorganismos, procedentes de miles especies bacterianas diferentes, una biomasa impresionante con peso semejante al cerebro humano. Esta inmensa cantidad de bacterias, sus genomas y las interacciones biológicas que comparten entre sí y los humanos conforman el denominado microbioma humano.

El Proyecto del Microbioma Humano (HMP, del inglés Human Microbiome Project) constituye un importante proyecto internacional de colaboración, consorcio financiado por varios centros de secuenciación del genoma, dedicado a comprender las propiedades de las comunidades microbianas que viven en el cuerpo humano y analizar su impacto sobre la salud y la enfermedad.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1238-8#citeas

La diferencia entre los términos microbiota y microbioma es que el concepto microbiota se refiere al conjunto de microorganismos, mientras que microbioma también comprende sus metabolitos y el ADN disperso en el ecosistema. Este complejo sistema convive en régimen de simbiosis, ejerciendo sus efectos beneficiosos -estructurales y metabólicos- sobre la mucosa intestinal. Aunque el intestino fetal está completamente libre de gérmenes, tras el nacimiento comienza su inmediata colonización, influenciada por el tipo de parto, la dieta del recién nacido, la higiene y la medicación que reciba la madre. Las secreciones ácidas, biliares y pancreáticas impiden la colonización del estómago e intestino delgado proximal; sin embargo, la densidad bacteriana aumenta en porción distal del intestino delgado, alcanzando su máxima presencia en el intestino grueso -colon-.

Esta sorprendente flora bacteriana desarrolla una importante actividad metabólica colectiva, como si se tratara de un órgano más -órgano virtual dentro de nuestro cuerpo-. Los complejos mecanismos que subyacen a la acción de estas múltiples especies bacterianas, su influencia global sobre la mucosa intestinal y el sistema inmunológico constituyen un campo de investigación de gran interés científico. Contamos con evidencias científicas sobre cómo algunas alteraciones del microbiota intestinal se asocian con ciertas enfermedades, como la diabetes tipo 2, obesidad y enfermedad inflamatoria intestinal.

Los mamíferos dependen de su microbiota intestinal para poder descomponer los alimentos vegetales, ya que están cubiertos por una capa de celulosa y polisacáridos. Gracias a este ecosistema de bacterias vivas, los seres humanos podemos digerir estos carbohidratos complejos -celulosa, hemicelulosa y pectina- que protegen la superficie de los vegetales. Estudios recientes han encontrado que las bacterias del microbiota intestinal utilizan complejas proteínas que les permiten capturar y descomponer los polisacáridos y transformarlos en monosacáridos más fáciles de digerir.

Se ha descubierto una especie de bacteria celulítica, denominada ruminococcus, y sus subespecies (primaciens, homicians, y ruminiciens) que pueden degradar la celulosa de los vegetales permitiendo su mejor digestión. Hace unos 10.000 años, nuestros ancestros-cazadores/recolectores primitivos- debieron adquirir estos microbios, presentes en el intestino de las vacas, por manipulación del estiércol tras su domesticación. La revista Science ha publicado un interesante estudio sobre la mayor cantidad de bacterias ruminococcus en las poblaciones rurales, en comparación con las ciudades dónde se consume con frecuencia leche y los derivados lácteos semi o desnatados, así como ultraprocesadosy alimentos preparados industrialmente.

Las células vegetales contienen fitoesterol que está formado por estanol y esterol. Al tener una estructura similar al colesterol, el estanol vegetal es capaz de sustituir al colesterol en las pequeñas esferas de lípidos -micelas de grasas- que se forman en soluciones acuosas, ayudando a trasportar estas grasas hasta el intestino grueso para ser absorbidos. De esa forma, reduce la absorción del colesterol LDL -colesterol malo- por la mucosa intestinal, tanto el producido por el hígado o bien adquirido con los alimentos, disminuyendo la cantidad que pasa a la sangre. Por ello, la National Cholesterol Education Program de Estados Unidos y la American Heart Association aconsejan el consumo de estanol vegetal como reductor de los niveles de colesterol LDL.

Desde hace algunos años, se sospechaba de la posible existencia de unas bacterias extrañas consumidoras de grandes cantidades de colesterol LDL en las aguas residuales. En 1977, algunos investigadores comprobaron la presencia en el intestino humano del coprostanol (5β-coprostanol), un estanol de origen exclusivamente bacteriano, no vegetal, ya que se trata de un subproducto del metabolismo del colesterol, por lo que trataron de identificar los genes involucrados de su producción intestinal. Actualmente, el coprostanol se utiliza como un eficiente biomarcador de la presencia de materia fecal humana en el medio ambiente (aguas residuales, estanques).

La metagenómica permite el análisis genético de las comunidades microbianas contenidas en los entornos naturales vivos, mediante el estudio de su ADN y ARN, ayudando a la identificación de una determinada especie bacteriana, averiguar sus posibles acciones y su codificación genética. Con esta tecnología se ha logrado descubrir el gen IsmA (del inglés, Intestinal steroidmetabolism A) y correlacionarlo con la presencia o ausencia de bacterias potenciales y los niveles de colesterol en la sangre de las personas estudiadas. Demostraron que los portadores del gen IsmA en su microbiota intestinal tenían hasta un 75 por ciento menos de colesterol LDL en las heces que los que no lo tenían.

Investigadores del Broad Institute del MIT, Harvard General Hospital y Massachusetts General Hospitalde EE.UU. han descubierto unas bacterias intestinales que pueden disminuir significativamente los niveles del colesterol LDL en la sangre y las heces. Se trata de un estudio clínico, publicado recientemente en la revista Cell, en el que participaron más de 1.400 voluntarios, en los que identificaron la bacteria oscillibacter que metaboliza el colesterol LDL; las personas que portan niveles más altos de este microorganismo en su intestino, tenían las cifras bajas de colesterol LDL. Estos científicos encontraron que estas bacterias del género oscillibacter eran sorprendentemente muy abundantes, representando de promedio 1 de cada 100 bacterias del intestino humano.

Después de cultivar con éxito estas bacterias, el equipo de científicos utilizó la espectrometría de masas para identificar los subproductos más probables del metabolismo del colesterol por estas bacterias, permitiendo determinar las vías bioquímicas que utilizan para reducir los niveles de colesterol -glicosilación y deshidrogenación-, convirtiéndolo en productos intermedios para que puedan ser descompuestos por otras bacterias y excretados por las heces.

Se ha encontrado otra especie bacteriana intestinal, eubacteriumcoprostanoligenes, que también contribuye a la disminución de los niveles de colesterol LDL. Este eubacterium podría tener un efecto sinérgico con oscillibacter en reducir los niveles de colesterol, lo que sugiere que futuros estudios científicos combinando ambas especies bacterianas podrían ayudar a aclarar cómo interactúan diferentes comunidades microbianas en el microbiotaen beneficio del ser humano.

La mayoría de los genes implicados en el microbiota intestinal aún no han sido caracterizados, pero estos nuevos hallazgos sobre los agentes microbianos que intervienen en el metabolismo del colesterol abren un camino esperanzador para el descubrimiento de las vías bioquímicas que siguen estos microorganismos tan desconocidos, que podrían contribuir a preservar nuestra salud.

Nuestro trabajo destaca la posibilidad de que las vías adicionales del metabolismo de los esteroles puedan ser modificadas por los microbios intestinales. Potencialmente, hay muchos descubrimientos por hacer que nos acercarán a una comprensión de cómo los microbios interactúan con el huésped humano”, comenta Chenhao Li, investigador de este estudio clínico.

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.014

No todo son beneficios del microbiota intestinal, esta sorprendente y desconocida “materia oscura microbiana” produce los molestos gases intestinales y el desagradable olor de las heces. Digerir bien los alimentos y reducir los niveles de colesterol LDL tiene su precio, “nada es gratis en Biología”.

En un próximo futuro, el mejor conocimiento de este impresionante ejército bacteriano amigo podrá servir de gran ayuda para el control de los niveles de colesterol en muchas personas, a través de dietas específicas, probióticos o nuevos tratamientos basados en los microbiomas individuales.

 

Hasta las bacterias funcionan por consenso, o no funcionan

Eduardo Punset (1936–2019). Escritor, economista y divulgador científico español

 

                José Manuel Revuelta Soba

Catedrático de Cirugía. Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria

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