Microbiota: Un nuevo órgano del cuerpo humano

Dr. Rafael Bello Díaz Lic. Francisco Cruz Pascual, Karen Bello Llinás, Dr. Bernardo Andujar, Ing. Joaquín Cuadrado Vicerrectoría de Postgrado e Investigaciones UNIVERSIDAD CATOLICA SANTO DOMINGO UNIVERSIDAD CATOLICA TECNOLOGICA DELCIBAO

El objeto de este estudio es documentar los aspectos del Microbioma Humano que va adquiriendo a nivel funcional, categoría de órgano; que se conoce como el conjunto de los microbios y sus genes que pueblan nuestro organismo y esta formado principalmente por bacterias, aunque pueden encontrarse Eucariotas, Arqueas y Virus, en una relación mutualista.

Durante miles de años los seres humanos han establecido simbiosis con microorganismos que han colonizado diferentes regiones del cuerpo humano. El concepto de actividad simbiótica entre los microorganismos y el ser humano se conoce desde hace bastante tiempo. En términos cuantificables, se conoce que hay en el cuerpo entre 5-8 millones de genes microbianos y unos 20,000 genes humanos.

El número de bacterias en nuestro cuerpo es 10 veces superior al número de células humanas, unos 100 trillones de células bacterianas, estimándose que en nuestro cuerpo habitan más de 10 mil especies bacterianas diferentes.

El microbioma humano es el conjunto de los microbios y sus genes que pueblan nuestro cuerpo, o sea el conjunto de genomas de la microbiota humana; viven asociados al ser humano y va adquiriendo a nivel funcional categoría de órgano. Igual que un órgano una microbiota consume, almacena y redistribuye energía mediando importantes transformaciones químicas que benefician al huésped.

La palabra microbiota fue introducida en el año 2001 para definir los genomas colectivos del microbiota. Esta formado principalmente por bacterias en su mayoría pertenecientes al Dominio Bacteria, aunque pueden encontrarse eucariotas, archeas, protozoos, hongos y virus. Si bien el tipo de bacterias es variable entre las personas, el microbioma es único para cada individuo

METAGENOMICA Uno de los descubrimientos más importantes de la historia que marcó el inicio del estudio de los ácidos nucleicos fue el de Watson y Crick, al descifrar la estructura del ADN (acido desoxirribonucleico); desde entonces varios grupos han mostrado interés por desarrollar métodos sensibles y reproducible que les permitan estandarizar protocolos para estudiar los ácidos nucleicos. Probablemente el más importante sea la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) desarrollada por Kary Mullis que revolucionó la biología molecular.

La misión de la PCR es copiar millones de veces una secuencia específica de ADN blanco, mediante una catálisis llevada a cabo por una enzima denominada ADN polimerasa; de esta manera que cantidades pequeñas de ADN pueden ser sintetizadas y copiadas fielmente para analizarse con diversos fines. Una de las formas recientes para detectar y cuantificar a los ácidos nucleidos es a través de la PCR en tiempo real; muchos laboratorios utilizan esta prueba para: expresión génica, genotificación, detección de patógenos y análisis de mutaciones. La reacción en cadena de la polimerasa, es una reacción enzimática in vitro, que amplifica millones de veces una secuencia específica de ADN

ADQUISICION DE LA MICROBIOTA Al nacimiento los seres humanos consisten solo de sus propias células somáticas, pero durante los primeros años de vida, nuestros cuerpos son colonizados por una variedad de bacterias archaea hongos y virus que forman una comunidad que se conoce como microbiota. El feto humano en condiciones normales esta libre de microorganismos. La vía del nacimiento, determina una tendencia en las primeras exposición a los microorganismos en recién nacidos.

La colonización microbiana del neonato comienza con su paso a través del canal del parto, donde se expone a la flora de la vagina materna y continua después del nacimiento con la exposición a los microorganismos del medio ambiente. Después de un corto tiempo el niño desarrolla su propia flora microbiana indígena. Por lo que el primer acceso de los microbios maternos en los recién nacidos por vía vaginal, esta marcado por la rotura de membranas.

MICROBIOTA CUTANEA La piel, el mayor órgano humano, es un complejo y dinámico ecosistema que está habitado por una multitud de microorganismos. La microbiota residente interactúa con otros microorganismos, con células humanas, y con el sistema inmune humano de múltiples maneras que median el riesgo de enfermedades. La piel es interesante de estudiar debido a la complejidad de su ecosistema, que está compuesto además por un intrincado sistema de capas celulares, nervios y glándulas, que protegen el cuerpo contra condiciones ambientales extremas, agentes químicos y patógenos.

MICROBIOTA INTESTINAL El intestino humano tiene el área de superficie más grande de cualquier órgano, unos 200 metros cuadrados (la piel tiene solamente una superficie de 2 metros cuadrados). La distribución de los microorganismos a través del tracto gastrointestinal no es homogénea; el medio ambiente (jugos gástrico y biliar, jugos pancreáticos y peristalsis) en el estomago e intestino delgado, son una limitante para el crecimiento bacteriano y el número de microorganismos

La microbiota intestinal juega diferentes roles que son importantes para el huésped, además ejerce un efecto trópico en el epitelio intestinal, favoreciendo el desarrollo de microvellosidades, que favorecen la absorción de nutrientes; la influencia de la microbiota contribuye a la maduración del sistema inmune además de la homeostasis inmune local y la tolerancia inmunológica para una variedad de antígenos. La modulación de la actividad del sistema inmune puede influenciar la función de la barrera intestinal.

La microbiota intestinal puede convertir carbohidratos no digeridos en ácidos grasos de cadena corta (AGCC); los más importantes AGCC producidos son: acetato, propionato y butirato. Estos AGCC pueden proveer calorías adicionales cuando son oxidados por el huésped. En adición la unión de los AGCC a la G-protein-coupled-receptor (GPR) en el intestino, induce la secreción de la hormona péptida YY;

¿Dónde están los microbios ¿Dónde están los microbios? Además del aumentado gradiente de microbios indígenas del estómago al colon, se encuentra una distribución radial de microorganismos en cada compartimiento del intestino. Han sido descritas 4 micro ambientes:

El lumen intestinal La mucosa de cobertura, que cubre todo el epitelio del tubo digestivo La mucosa profunda en las criptas intestinales La superficie de las células epiteliales del intestino Las bacterias no están adheridas al epitelio intestinal, pero se encuentran principalmente adheridas al lado luminal de la mucosa intestinal.

La microbiota gastrointestinal, participa en una serie de funciones esenciales para el hospedador como son: La digestión de polisacáridos de la dieta El metabolismo de las grasas: regulación del almacenamiento graso Procesos nutritivos: la síntesis de vitaminas esenciales Diferenciación y renovación del epitelio intestinal Modulación y desarrollo del sistema inmune La protección contra patógenos

Contribuye con un 36% de las moléculas pequeñas que se encuentran en la sangre. Podemos mencionar, los ácidos grasos de cadena corta, los ácidos biliares, y los metabolitos de la colina. Inactivan sustancias tóxicas y destruyen estructuras vegetales Mediante señales moleculares interactúan en el desarrollo de microvellosidades intestinales Protegen estructural y metabolitamente el epitelio intestinal en la fermentación de fibras dietarias no-digeribles, y otros nutrientes que el organismo no degrada

En la absorción intestinal de monosacáridos y ácidos grasos de cadena corta En su conversión a lípidos mas complejos En el transporte y depósitos de adipocitos Intervienen también en la metabolización aeróbica de péptidos y proteínas La biotransformación de xenobióticos y sales biliares conjugadas La degradación de complejos de oxalatos

En la producción de nutrientes que el organismo necesita como la vitamina K, vitamina B12 y los isopropanoides Mantener el pH en las cavidades oral y vaginal Estimular la angiogénesis Degradación de materiales no digeribles de la dieta y regulación del almacenamiento de energía Aumento de absorción de minerales

MICROBIOMA Y PROBIOTICOS La composición y funciones del microbioma pueden ser cambiadas por los probióticos. La composición del microbioma humano en cada lugar del cuerpo es distinta y diferentes probióticos son probablemente necesitados para las enfermedades en las diferentes partes del cuerpo; los probióticos pueden cambiar la habilidad del microbioma para producir nutrientes.