Un nuevo marcador identificable en la microbiota intestinal funcional y multirreino para el TEA. ¿Qué relación tiene con la disbiosis?

La microbiota intestinal está compuesta por billones de microorganismos que residen en el tracto gastrointestinal humano, desempeñando roles cruciales en la digestión, la inmunidad y la salud metabólica. Este ecosistema complejo y dinámico se ha convertido en un área de gran interés científico y clínico, a medida que se descubren más sobre sus implicaciones para la salud y enfermedades, en base a las investigaciones de su composición, funciones, factores que afectan su equilibrio, y su relación con diversas condiciones de salud.

La microbiota intestinal está formada por una amplia variedad de microorganismos, incluidos bacterias, virus, hongos y protozoos. La diversidad de estas poblaciones es crucial para mantener un equilibrio saludable en el intestino. Las bacterias se dividen en múltiples phyla, siendo los más predominantes los Firmicutes y Bacteroidetes.

Otros phyla significativos incluyen Actinobacteria, Proteobacteria, y Verrucomicrobia. La composición microbiana puede variar considerablemente entre individuos, influenciada por factores como la genética, la dieta, la edad, el entorno y los hábitos de vida. La evaluación de la microbiota intestinal se realiza a menudo a través de técnicas de secuenciación de ADN, que permiten identificar la diversidad y abundancia de las especies microbianas presentes en el intestino.

Funciones de la Microbiota Intestinal

La microbiota intestinal desempeña múltiples funciones esenciales para la salud humana, que se pueden categorizar en varias áreas:

• Digestión y Metabolismo

Uno de los roles más fundamentales de la microbiota intestinal es la digestión de componentes de los alimentos que el sistema humano no puede procesar por sí solo. Por ejemplo, las fibras dietéticas son fermentadas por ciertas bacterias, produciendo ácidos grasos de cadena corta (AGCC) como el butirato, acetato y propionato, que son importantes para la salud intestinal y metabólica; éstos son productos metabólicos importantes generados por la fermentación de fibras dietéticas por parte de las bacterias intestinales. Estos compuestos desempeñan un papel crucial en la salud del intestino y el metabolismo global.

El Butirato, es el principal combustible para las células del colon y tiene propiedades antiinflamatorias. Su producción está vinculada a una microbiota saludable. En condiciones de disbiosis, la producción de butirato puede verse disminuida, lo que puede contribuir a trastornos intestinales como la colitis. 

El acetato, es el AGCC más abundante en el intestino y se utiliza como fuente de energía por varios tejidos, además de ser un precursor para la síntesis de lípidos. En casos de disbiosis, el aumento de ciertos microorganismos puede favorecer la producción excesiva de acetato, lo que podría estar relacionado con la obesidad y la resistencia a la insulina.

Y el propionato, está asociado a la regulación del metabolismo lipídico y la mejora de la sensibilidad a la insulina. Una disbiosis puede alterar la producción de propionato, afectando negativamente la regulación del azúcar y el metabolismo graso.

Además participan en la regulación del almacenamiento de energía, la extracción de nutrientes y la producción de metabolitos que impactan en diversas rutas metabólicas. Las interacciones entre el microbioma y el huésped son vitales para mantener el equilibrio energético y la homeostasis glucémica.

Por ejemplo, un microbioma diverso y equilibrado se asocia con una mejor sensibilidad a la insulina y una menor predisposición a la obesidad y enfermedades metabólicas. El desequilibrio del microbioma, conocido como disbiosis, se ha relacionado con condiciones como la diabetes tipo 2, enfermedades inflamatorias intestinales y obesidad.

• Regulación del Sistema Inmunológico

La microbiota intestinal es un modulador clave del sistema inmunológico. Interactúa con las células inmunitarias del intestino, ayudando a desarrollar y mantener la tolerancia a los antígenos que son inofensivos, como los alimentos, y a responder de manera efectiva a patógenos. Esta relación es vital, ya que una disbiosis (alteración del equilibrio microbiano) puede contribuir a enfermedades autoinmunitarias e inflamatorias.

Desde los primeros momentos de vida, el microbioma comienza a influir en el desarrollo del sistema inmunológico a través de su interacción con células inmunitarias que residen en el intestino. Esta educación inmunológica es crucial para establecer un equilibrio entre una respuesta inmune adecuada contra patógenos y una tolerancia a los antígenos no dañinos, como los alimentos y las bacterias beneficiosas que también habitan en el intestino.

Los productos metabólicos generados por el microbioma, como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), desempeñan un papel crucial en esta regulación. Por ejemplo, el butirato, un AGCC producido a partir de la fermentación de fibras dietéticas, no solo actúa como fuente de energía para las células epiteliales del colon, sino que también tiene propiedades antiinflamatorias.

El butirato actúa sobre los receptores de células inmunitarias, promoviendo la producción de citoquinas antiinflamatorias y disminuyendo la inflamación. Esto es especialmente relevante en el contexto de enfermedades inflamatorias intestinales, donde un microbioma saludable puede ayudar a mitigar los síntomas y promover la remisión.

Además, el microbioma intestinal contribuye a la barrera intestinal, una defensa crucial que regula la permeabilidad del intestino. Un microbioma equilibrado ayuda a mantener la integridad de esta barrera, previniendo la translocación de patógenos y toxinas hacia el torrente sanguíneo. La disbiosis, en cambio, puede debilitar esta barrera, lo que puede desencadenar respuestas inmunitarias inapropiadas y contribuir a la aparición de enfermedades autoinmunitarias y alergias.

El microbioma también interfiere en la producción y la actividad de inmunoglobulinas, especialmente de la inmunoglobulina A (IgA). La IgA es esencial para la defensa mucosa, ya que se secreta en el intestino y ayuda a neutralizar patógenos y toxinas. La diversidad microbiana en el intestino está asociada con un aumento en la producción de IgA, lo que refuerza la capacidad del intestino para resistir infecciones.

Además, el microbioma afecta la respuesta inmunológica sistémica al influir en la maduración y la actividad de las células T reguladoras y las células T efectivas. Las células T reguladoras desempeñan un papel crucial en la prevención de reacciones autoinmunitarias y el mantenimiento de la tolerancia inmunológica. Un microbioma saludable promueve la expansión de estas células, ayudando a prevenir enfermedades autoinmunitarias y alergias.

Por otro lado, la disbiosis puede llevar a la hiperactivación del sistema inmunológico, favoreciendo la inflamación crónica, que está asociada con diversas patologías, incluyendo trastornos metabólicos, gastrointestinales y enfermedades neurodegenerativas. La relación entre el microbioma y el sistema inmunológico es un área de intensa investigación y se están explorando terapias que modulan el microbioma, como los probióticos y prebióticos, para restaurar un equilibrio saludable y mejorar la salud inmune.

• Producción de Nutrientes Esenciales

Además de la fermentación de fibras, la microbiota intestinal es responsable de la síntesis de ciertas vitaminas y nutrientes. Por ejemplo, algunas especies de bacterias pueden sintetizar las vitaminas del complejo B y la vitamina K, que son esenciales para diversas funciones metabólicas.

• Protección contra Patógenos

La microbiota intestinal protege contra patógenos mediante varios mecanismos. Compite por recursos y espacio, produce sustancias antimicrobianas, y modula las respuestas inmunitarias locales. Este efecto protector es crucial para prevenir infecciones y mantener un intestino sano.

Algunos factores pueden influir en las alteraciones de la microbiota intestinal, como lo es la dieta es uno de los determinantes más importantes de la microbiota intestinal. Dietas ricas en fibra, frutas, verduras y alimentos fermentados tienden a favorecer la diversidad microbiana, mientras que dietas pobres en estos elementos pueden llevar a una disminución de la diversidad y disbiosis.

Los antibióticos son conocidos por alterar drásticamente la flora intestinal, eliminando no solo las bacterias patógenas, sino también muchas de las bacterias beneficiosas. Esto puede llevar a un aumento en la colonización de patógenos oportunistas, como Clostridium difficile, que puede causar infecciones graves.

La composición de la microbiota intestinal varía a lo largo de la vida. En los recién nacidos, la microbiota comienza a colonizarse durante el parto, y su composición sigue siendo cambiable a medida que el individuo crece. A medida que envejecemos, la diversidad de la microbiota tiende a disminuir, lo que puede asociarse con un aumento en problemas de salud.

Los factores como la actividad física, el estrés y los hábitos de sueño también pueden influir en la microbiota intestinal. Un estilo de vida activo y un buen manejo del estrés están asociados con una mayor diversidad microbiana, mientras que el sedentarismo y el estrés crónico pueden promover un perfil microbiano menos saludable.

La relación entre la microbiota intestinal y la salud es compleja y multidimensional. Varios estudios han encontrado asociaciones entre la disbiosis y una variedad de condiciones de salud.

• Enfermedades Metabólicas

Se ha demostrado que la microbiota intestinal juega un papel crucial en el metabolismo de la glucosa y los lípidos. Desbalances en la composición microbiana se han relacionado con la obesidad, la resistencia a la insulina y la diabetes tipo 2. Por ejemplo, los individuos obesos tienden a tener una menor diversidad microbiana en comparación con sus contrapartes delgadas.

• Enfermedades Inflamatorias Intestinales

Las enfermedades como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa están asociadas con alteraciones significativas en la microbiota intestinal. Se ha observado que ciertos microbios son más abundantes o escasos en pacientes con estas condiciones, lo que sugiere que la modulación de la microbiota puede ser un objetivo terapéutico viable.

• Salud Mental

La comunicación entre la microbiota intestinal y el sistema nervioso central, conocida como el eje intestino-cerebro, ha sido objeto de intensa investigación. Hay evidencia que sugiere que la microbiota puede influir en el estado de ánimo y el comportamiento a través de la producción de metabolitos y neurotransmisores.

• Enfermedades Cardiovasculares

También se ha investigado la relación entre la microbiota intestinal y las enfermedades cardiovasculares. Algunos estudios sugieren que ciertas especies bacterianas pueden influir en el metabolismo de los lípidos y promover la inflamación, contribuyendo a la aterosclerosis.

El promover una microbiota intestinal saludable es la clave para regular todas éstas funciones mencionadas y los podemos hacer a través de una Dieta Balanceada con alimentos como fibra, frutas, verduras, y alimentos fermentados (como yogur, kéfir, y chucrut) puede ayudar a fomentar una microbiota intestinal diversa y equilibrada.

Es crucial reducir el uso innecesario de antibióticos para preservar la diversidad microbiana. Siempre que sea posible, se deben seguir enfoques no antibióticos para tratar infecciones y evitar las multirresistencias de poblaciones bacterianas patógenas.

La actividad física regular no solo beneficia la salud general, sino que también puede favorecer la diversidad de la microbiota intestinal. La gestión del estrés a través de técnicas como la meditación, el yoga o la atención plena puede tener efectos positivos en la composición de la microbiota. Un sueño adecuado también es esencial para mantener un equilibrio microbiano saludable.

La microbiota intestinal es un componente esencial de la salud humana, influyendo en la digestión, el metabolismo, el sistema inmunológico y más, comprender su complejidad y la forma en que interactúa con nuestros cuerpos es fundamental para abordar muchas de las principales preocupaciones de salud del mundo moderno.

La promoción de una microbiota intestinal saludable a través de una dieta equilibrada, un estilo de vida activo y una adecuada gestión del estrés puede contribuir significativamente a mejorar la salud y prevenir enfermedades.

Con el avance de la investigación en este campo, es probable que en el futuro se desarrollen nuevas terapias y estrategias basadas en la microbiota, abriendo la puerta a tratamientos innovadores para una variedad de condiciones de salud.

Un reciente estudio de la Universidad China de Hong Kong ha analizado de forma global el microbioma intestinal de más 1627 niños en edades entre los 1 a 13 años con y si TEA. El estudio de muestras de poblaciones y controles adecuados pueden darnos resultados que mejoran la comprensión entre la relación del microbioma y el trastorno del espectro autista y ofrecen biomarcadores para el diagnóstico de este trastorno.

Usando la metagenómica para investigar el autismo, siendo la secuenciación metagenómica una técnica avanzada que permite identificar y caracterizar todos los microorganismos presentes en una muestra a partir de su material hereditario, sean bacterias, arqueas,  hongos o virus. Los investigadores utilizaron esta estrategia para analizar muestras fetales de éstos niños y niñas, con trastorno del espectro autista o neurotípicos, de cinco cohortes de China.

De esta forma, identificaron y cuantificaron con precisión las diferentes especies microbianas presentes, así como sus genes y vías metabólicas, en el rango de neurodiversidad marcado por los diferentes niños. Además, para garantizar que los resultados fueran precisos y no estuvieran sesgados por otras variables, el equipo consideró factores adicionales como la dieta, la edad, la medicación y la comorbilidad. 

Los resultados revelaron alteraciones significativas en el microbioma de los niños con trastorno del espectro autista en comparación con los neurotípicos. Específicamente, se encontró que 14 especies de arqueas, 51 de bacterias, 7 de hongos, 18 virus, 27 genes microbianos y 12 vías metabólicas mostraban diferencias de abundancia entre niños neurotípicos y niños con trastorno del espectro autista. También se observó una disminución en la diversidad de estas poblaciones microbianas en niños con trastorno del espectro autista, así como una disminución generalizada en la abundancia de muchas especies, más pronunciada en las comunidades bacterianas. 

El equipo de investigadores descubrió también dos rutas de biosíntesis reducidas en niños con trastorno del espectro autista en comparación con los niños neurotípicos: las correspondientes al ubiquinol-7 y el difosfato de tiamina, dos metabolitos importantes para la salud mental. Siendo de relevancia porque se ha observado que el ubiquinol mejora los síntomas en niños con trastorno del espectro autista y la síntesis deficiente de difosfato de tiamina se ha asociado con el trastorno del espectro autista y otros trastornos mentales en estudios tanto en animales como en humanos. 

Además, se detectó una asociación negativa entre el trastorno del espectro autista y una ruta reguladora del ácido 4-aminobutírico (GABA), un neurotransmisor esencial del sistema nervioso central de los mamíferos, también relacionado con el trastorno del espectro autista en estudios previos. La principal limitación de los datos obtenidos es que no se pudo establecer una causa-efecto de la correlación entre la alteración del microbioma y el autismo. Es decir, no se pudo evaluar un papel causal para estas alteraciones observadas en el desarrollo del trastorno.

Los resultados del estudio tienen varias aplicaciones potenciales. En primer lugar, el modelo de 31 marcadores microbianos identificados podría utilizarse en el futuro para desarrollar pruebas diagnósticas más precisas y no invasivas para el trastorno del espectro autista. 

Mediante el uso de técnicas de aprendizaje automático, los investigadores desarrollaron un modelo basado en los 31 marcadores microbianos y funcionales, con potencial para el diagnóstico del trastorno del espectro autista. De momento, este modelo mostró una mayor precisión diagnóstica en la identificación de trastorno del espectro autista en comparación con anteriores modelos que consideraban sólo un reino microbiano (como bacterias o arqueas). Además, mostró resultados consistentes en los cinco grupos de niños analizados. 

Por otra parte, a partir de las rutas biológicas alteradas identificadas los investigadores también proponen posibles estrategias de desarrollo terapéutico. El estudio sugiere que las vías de biosíntesis del ubiquinol-7 y del difosfato de tiamina, menos abundantes en niños con trastorno del espectro autista, podrían convertirse en nuevas dianas terapéuticas de tratamientos dirigidos basados en la modulación del microbioma.

Lo interesante de este estudio es que abre la posibilidad de investigar vías bioquímicas específicas y su impacto en los distintos rasgos autistas, también podría ofrecer nuevas maneras de detectar el autismo, si los marcadores microbianos refuerzan la capacidad de las pruebas genéticas y de comportamiento para detectar el autismo. Una futura plataforma que pueda combinar evaluaciones genéticas, microbianas y microbianas y conductuales sencillas podría ayudar a subsanar las deficiencias en la detección. El investigador destaca también que con los resultados de este estudio, la lente a través de la cual vemos la microbiota dentro del autismo se ha ampliado de forma definitiva.

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Te dejamos también unos artículos que publicamos en nuestro blog sobre microbiota y su relación con el Autismo que podrían ser de tu interés:

https://test.eneviahealth.com/blog/influencia-de-la-microbioma-en-el-tea/

https://test.eneviahealth.com/blog/microbiota-diferencia-ninos-tea-neurotipicos/

https://test.eneviahealth.com/blog/desequilibrios-microbiota-influencia-en-tea/

Referencias Bibliográficas

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• Su, Q., Wong, O.W.H., Lu, W. et al. Multikingdom and functional gut microbiota markers for autism spectrum disorder. Nat Microbiol 9, 2344–2355 (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-024-01739-1
• Bauman ML, Kemper TL. Neuroanatomic observations of the brain in autism: a review and future directions. Int J Dev Neurosci 2005; 23: 183-187.