EL MICROBIOMA HUMANO

Futuro de la Salud y la Enfermedad

Alberto Burgos Soria

Grado de Enfermería (Prof. Alejandro Franco)

Facultad de Ciencias Sociosanitarias (CCSS) Lorca

INTRODUCCIÓN

Los seres vivos, según su naturaleza celular, se clasifican en dos grandes grupos biológicos, Prokaryota (Bacteria y

Archaea) y Eukaryota (Protista, Fungi, Plantae y Animalia)

El reino Bacteria lo encontramos presente en casi todos los demás, siendo muy diverso respecto a las especies y géneros

que lo conforman. Hay más organismos procariotas en el interior de los seres humanos que células en el mismo.

La importancia de las Bacterias en el establecimiento de la vida en la Historia de la Tierra ha sido trascendental, pues el

oxígeno atmosférico y la descomposición necesaria de la materia orgánica son pruebas fehacientes de ello.

S. XVII - Antonie van Leeuwenhoek consiguió, por primera vez en la Ciencia, observar microorganismos tales como

parásitos y bacterias mediante lentes de gran aumento.

S. XIX – Descubrimientos de numerosas especies bacterianas y clasificación, la mayoría patógenas (Robert Koch) y

utilización de propiedades procariotas en beneficio humano (Louis Pasteur)

1885 - El bacteriólogo Theodore von Escherich determinó la presencia de organismos bacterianos comensales en la

mucosa intestinal humana de individuos sanos y enfermos, corroborando la relación simbiótica de las bacterias con el ser

humano.

ORIGEN Y COMPOSICIÓN MICROBIANA

Las relaciones entre microorganismos y su adaptación a los medio hostiles han supuesto puntos clave en la supervivencia

de los mismos e instauración de la vida.

Según la teoría Endosimbionte de Lynn Margulis, las bacterias son responsables de la creación de la célula eucariota

como tal, ofreciendo ejemplos como la presencia de estructuras celulares llamadas Mitocondrias y Cloroplastos.

Estas estructuras tienen características propias de organismos procariotas como una doble membrana similar a una pared

bacteriana y cadenas de ADN dispersas, aparte de su método de respiración aerobio para producir energía.

La composición de la Microbiota humana es muy variada, existiendo más de

4.000 especies distintas sólo en el Tracto Gastrointestinal, la cuales pueden

variar en función de patologías, tratamientos farmacológicos o dieta.

COLONIZACIÓN PROCARIOTA

Las bacterias buscan un hábitat con entorno favorable y recursos suficientes para su desarrollo y crecimiento óptimos. Las

colonias bacterianas pueden llegar a superar el millón de organismos unidos.

En los seres humanos, la distribución colonial procariota es muy desigual, concentrándose la mayoría en el área orgánica

más propicia por sus condiciones anaeróbicas, el Sistema Gastrointestinal.

Debido a factores como la dieta o una invasión infecciosa, una colonia puede llegar a desaparecer y ser sustituida por

otra. Las condiciones idóneas de la mucosa intestinal son motivo de lucha entre especies procariotas simbióticas y

patógenas.

Antes del nacimiento, el ser humano es estéril, pero la colonización bacteriana comienza justo en momento del parto y en

la lactancia, la madre provee al bebé de las colonias necesarias para su correcto funcionamiento orgánico (Especies

Bifidobacterium y Lactobacillus)

Bifidobacterium Helicobacter Pylori

(Colonizador Comensal) (Colonizador Patógeno)

DEFINICIONES

Microbiota Natural: Todos los microorganismos que viven en un ambiente particular común, como por ejemplo, el cuerpo

humano. También se suele definir como el conjunto total de microorganismos bacterianos que conviven en el ser humano

sin distinguir el género, sea simbionte o patógeno.

Microbioma Humano: La colección de genes e información genética contenida en todas las especies microbianas

asociadas en un hospedador determinado, el ser humano. También se puede expresar como la totalidad de microbios, su

información genética y el medio en el cual interactúan; el nicho ambiental o biológico que contiene una compleja

comunidad de microbios.

Flora Intestinal: Es un término social comúnmente erróneo, pues implica que los seres humanos están colonizados por

organismos del reino vegetal, hecho no real. En tal caso, se podría corresponder la semejanza a seres procariotas

fotosintéticos como las Cianobacterias.

MICROBIOTA NATURAL I LOCALIZACIÓN Y TIPOLOGÍA I

Área Cutánea: La preferencia de los organismos procariotas epiteliales suelen ser regiones húmedas con actividad

sudorípara constante y viables para su desarrollo. Las axilas, la zona perianal y el cuero cabelludo son las superficies más

colonizadas, destacando las especies Staphylococcus, Propionibacterium y Bacillus.

Área Oral y Nasofaríngea: Junto al tracto Gastrointestinal, la mayor diversidad de la Microbiota se halla en estas

cavidades, siendo la mayoría patógenos oportunistas. Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Actinomyces y

Haemophilius son predominantes de estas zonas semi-expuestas al exterior.

Área Ocular: El tejido epitelial ocular y la córnea, a pesar de no tener mucha superficie corporal, poseen un entorno

favorable para la proliferación bacteriana, resaltando las especies Streptococcus, Staphylococcus y Haemophilius,

aunque la mayoría son patógenos oportunistas.

Área Urogenital: Siendo lugares húmedos e idóneos, Streptococcus y Staphylococcus continúan siendo las mayores

colonias presentes junto a Corynebacterium, pero respecto a los genitales, la predominante especie Lactobacillus ha

demostrado tener un importante papel en la salud femenina, previniendo enfermedades mediante su metabolismo

láctico.

Área Gástrica: El estómago es una zona idónea para el desarrollo procariota por su alta afluencia de nutrientes, siendo la

mucosa gástrica objeto de competición entre especies bacterianas comensales como Lactobacillus y el dominio

constante del género Helicobacter, causante de patologías, mencionando Gastritis y Úlceras peptídicas.

Área Intestinal: Totalmente perfecto para los organismos procariotas desde un punto de vista ambiental y nutritivo, la

mucosa intestinal alberga más del 75% de la Microbiota humana. Miles de especies conviven en la superficie intestinal,

mencionando de especial interés a Escherichia, Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus y géneros patógenos como

Clostridium y Klebsiella, quienes compiten con los demás por la dominación total del entorno.

MICROBIOTA NATURAL I LOCALIZACIÓN Y TIPOLOGÍA II

Distribución de la Microbiota natural humana

por zonas corporales y especies dominantes

MICROBIOTA NATURAL II FUNCIONES

La Microbiota de los seres humanos posee una importancia vital en muchos procesos orgánicos, siendo más destacables

la participación en los procesos de digestión y absorción de nutrientes, sin olvidar la función inmune de ciertas especies

procariotas.

Evitando la proliferación patógena, especies como Lactobacillus producen, como resultado de su metabolismo, el Ácido

Láctico, el cual es tóxico para muchas bacterias patógenas. Staphylococcus es capaz de generar factores de inhibición

que impiden el crecimiento de semejantes procariotas y la Microbiota intestinal es capaz de activar al sistema

inmunológico y participar directamente en la erradicación de una invasión bacteriana.

La absorción de nutrientes no sería la misma sin bacterias comensales presentes. Regular el paso de sustancias, ayudar al

metabolismo de ciertos carbohidratos complejos, proveer de mayor actividad enzimática y sintetizar vitaminas esenciales

como K y algunas del grupo B se contabilizan dentro de los resultados simbióticos procariotas.

La protección procariota de los humanos ha resultado ser vital durante la evolución de los mismos, pues muchas de las

propiedades benéficas bacterianas han influido en los cambios orgánicos experimentados a lo largo de los años.

MICROBIOTA E INFECCIONES I

A pesar de sus características benéficas, muchos organismos procariotas son capaces de provocar afecciones y

alteraciones orgánicas. Especies como Helicobacter o Clostridium son considerados patógenos oportunistas.

Aunque una de las funciones de la Microbiota normal es participar en la inmunidad, en una depresión inmunológica o

tratamiento antibiótico, mantener la mayor asepsia es prioritario. No obstante, a veces las medidas antisépticas no son

suficientes, especialmente si la patología procede del interior debido a mutaciones bacterianas o alteraciones en la

composición.

En los ambientes sanitarios, las enfermedades nosocomiales son muy comunes si no se tratan las causas directas o

indirectas de la transmisión patógena. El simple hecho de canalizar una vía periférica es aprovechado por bacterias

epiteliales (Streptococcus y Staphylococcus)

Un quirófano, por ejemplo, a pesar de las medidas de antisepsia y esterilización de material, se puede convertir en una

colonización microbiana oportunista durante una operación. El control bacteriano en un hospital o centro de salud es

trascendental aunque difícil es erradicar totalmente la presencia procariota.

Por parte de los profesionales sanitarios, su aportación es vital para evitar la transmisión patógena. Técnicas como el

lavado de manos o la utilización de guantes estériles han conseguido reducir la mortalidad hospitalaria en gran medida.

De todas las presentes, hay cuatro especies bacterianas dominantes en el ámbito sanitario, las cuales provocan las

enfermedades nosocomiales más frecuentes en una estancia hospitalaria mediante variados métodos de transmisión:

Pseudomona aeruginosa: Transmisión por líquidos y humedad (Neumonía nosocomial)

Klebsiella pneumoniae: Transmisión aérea y sistema de ventilación (Neumonía nosocomial e infecciones urinarias)

Staphylococcus aureus: Presente en la Microbiota natural cutánea (Infecciones e inflamaciones epiteliales, sepsis general)

Escherichia coli: Especie comensal de la mucosa intestinal, puede provocar infecciones urinarias por proximidad y ciertas

alteraciones orgánicas (Colitis y diarreas)

S. XIX (Hungría) Dr. Ignaz Semmelweis

Importancia del lavado de manos

antes del contacto con el paciente

MICROBIOTA E INFECCIONES II

PREBIÓTICOS Y PROBIÓTICOS

Actualmente, muchas infecciones tienen un tratamiento antibiótico agresivo y la Microbiota queda afectada, siendo

erradicada en varios casos. La importancia funcional procariota en el interior humano es tal que se hace necesaria la

repoblación bacteriana.

Prebiótico: Ingredientes alimenticios no asimilables por nuestro organismo que promueven la proliferación selectiva de

bacterias simbióticas intestinales como Fructooligosacáridos, Lactulosa y Galactooligosacáridos.

Probiótico: Producto o preparado que contiene microorganismos definidos, viables y en número suficiente para modificar

la Microbiota de un ecosistema del hospedador, ejerciendo efectos beneficiosos en la salud.

Los alimentos lácteos, vegetales fermentados y bebidas como sidra y cerveza contienen cantidades suficientes de

bacterias comensales necesarias para el correcto funcionamiento del organismo. No hay que olvidar que la ingesta

durante la repoblación procariota debe ser continua sin exceso, evitando cambiar la Microbiota existente.

Actualmente, el uso extra sanitario de los Probióticos es de gran escala, comercializándose en los alimentos consumibles

diarios y probándose su efectividad como terapia coadyuvante tras una invasión patológica bacteriana y posterior

repoblación de la Microbiota simbionte perdida.

EL PROYECTO DEL MICROBIOMA HUMANO (HMP)

La experiencia biotecnológica con los organismos procariotas ha tenido un impacto científico importante, llegándose a

crear medicamentos y otras sustancias mediante la utilización de la información genética contenida en las bacterias.

Con estudios como la regulación genética de las bacterias mediante la utilización de plásmidos, la secuenciación de

todos los genes procariotas de una especie se convirtió en el primer paso hacia un proyecto mundial y revolucionario.

Tras el descubrimiento de la Microbiota humana y sus funciones en el hospedador, se quiso establecer una relación entre

la expresión genética procariota de las especies que conforman las colonias presentes en el ser humano y las funciones

que desempeñan en él.

CARACTERÍSTICAS Y ASOCIACIONES MUNDIALES

El Proyecto del Microbioma Humano es una investigación reciente y novedosa, participando entidades científicas y

asociaciones mundiales, aparte personal muy cualificado. Los resultados obtenidos con los ensayos experimentales

realizados lo convierten en un estudio de gran interés en la Ciencia y de relevancia para el ser humano.

A pesar de requerir un gran aporte económico, recursos materiales importantes y tiempo en los experimentos, este

proyecto se ha seguido mucho por parte del personal sanitario, puesto que muchas investigaciones tratan puntos

determinados en los campos de la Medicina y la Enfermería.

El mayor órgano científico mundial existente

para las investigaciones es la asociación

“HumanMicrobiome Project Consortium (HMPC)”

CAMBIOS ORGÁNICOS Y METABÓLICOS

La presencia procariota intestinal ayuda en el proceso digestivo humano. Por ejemplo, un mayor aporte enzimático para

la degradación de Carbohidratos complejos y oligosacáridos (Almidón, Galactosa, Lactosa). Las propiedades químicas

de estos nutrientes dificultan su digestión y gracias a las bacterias, se consigue mejor acción enzimática y absorción.

La enfermedad crónica Diabetes Mellitus, en cualquiera de sus tipos, tiene relación con la Microbiota. Las colonias

intestinales son capaces de producir lipopolisacáridos que ofrecen resistencia a la acción de la Insulina. Estudios

demuestran que una erradicación bacteriana total en pacientes diabéticos ayuda a mejorar y mantener los niveles de

glucosa estables.

Actualmente, la Obesidad es una patología muy común y la microbiota posee importancia en su desarrollo. Una mayor

segregación de lipoproteínas específicas procariotas impiden la digestión de los lípidos y triglicéridos en la mucosa

intestinal, lo cual es predisponente a una acumulación excesiva. Este hecho se ha relacionado con la supervivencia de la

Humanidad en medios hostiles, ofreciendo capacidad calorífica o reserva alimentaria en hambrunas.

Sin embargo, la Diabetes y la Obesidad son, en cierto modo, patologías enlazadas por factores procariotas encadenados.

Mayor producción de lipoproteínas significa un aumento de lipopolisacáridos y la resistencia a la Insulina es mayor.

Además, la Microbiota de los obesos suele ser distinta y muy alterada, provocando inflamaciones intestinales.

MICROBIOTA GASTROINTESTINAL Y RELACIÓN SIMBIÓTICA

A pesar de tener etiología desconocida, se ha conseguido relacionar los procesos cancerígenos (Cáncer de Colon) con la

Microbiota humana. Cambios radicales en la composición microbiana, erradicación total o infecciones oportunistas son

desencadenantes de un desarrollo cancerígeno. Aunque proveen de inmunidad al organismo, tratamientos antibióticos

en pacientes oncológicos han reducido el número de células tumorales.

Rara pero existente, una invasión por la especie Clostridium difficile y sus toxinas tiene remedio en una simple competición

procariota por el terreno a colonizar. La Microbiota sana administrada evita el desarrollo patógeno y promueve su

eliminación. Siendo el trasplante más asqueroso hasta ahora, la ingesta de heces de un donante sano con agua salada

ha logrado impresionantes resultados en el tratamiento de esta enfermedad.

Con causa autoinmune, la Enfermedad de Crohn o inflamación intestinal crónica provoca un descenso drástico de las

colonias procariotas. Hay una ruptura simbiótica y los antígenos de los microorganismos comensales son detectados como

amenaza. El sistema inmune ataca a cualquier bacteria presente, produciéndose reacciones inflamatorias.

Incluido el caso de la Colitis, los desechos y productos metabólicos intermedios procariotas poseen también la capacidad

de alertar al sistema inmune y desencadenar un proceso inflamatorio. Los tratamientos farmacológicos y dietarios deben

extremarse con precaución porque pueden producirse agravamientos por cambios en la composición microbiana.

ANÁLISIS DEL MICROBIOMA

Las técnicas de secuenciación genética usadas en el Proyecto del Microbioma Humano poseen un modelo parecido de

investigación al P. Genoma Humano, pero con la inclusión de herramientas propias de la Biotecnología.

En todas las especies procariotas que conforman la Microbiota humana, se detectó un mismo ARN Ribosomal idéntico, el

cual se llamó “16S rRNA”. Este ARN se utiliza para establecer parentescos entre las bacterias, más en el caso de la

Microbiota de los seres humanos.

El seguimiento del ARN “16S rRNA” ha resultado muy importante

en los estudios experimentales con sujetos de prueba humanos

o animales en relación con la Microbiota y sus funciones.

CONCLUSIONES

Respondiendo al nivel mínimo de la vida, las bacterias y especies procariotas han convivido con los seres humanos desde

la aparición de los últimos en la diversidad biológica y terrestre; ayudándolos en la evolución, por ejemplo.

La Microbiota humana, en cualquiera de sus localizaciones, ha resultado fundamental para el mantenimiento de

funciones básicas como la nutrición o complejas, sean la inmunidad o regulación del interior orgánico y ciertos procesos

homeostáticos.

Intentando determinar el papel procariota en nuestro interior, comenzó el Proyecto del Microbioma Humano, cuyos

trabajos y estudios han evidenciado la importancia trascendental que posee el Microbioma humano en la salud y la

enfermedad.

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