Genes y caca: una relación inesperada

GutMicrobiotaCada uno de nosotros viene a ser como un pequeño ecosistema con trillones de bacterias viviendo dentro del cuerpo. Especialmente abundantes son las comunidades mibrobianas de nuestro intestino, la microbiota intestinal que en los últimos años viene generando gran interés en la comunidad científica por varios motivos. Por un lado, cada vez es más clara su implicación en la aparición de diversas enfermedades, lo que abre la posibilidad de buscar tratamientos basados en alimentos que alteren la composición de la microbiota (no hace falta señalar el interés de la industria alimentaria y farmacéutica en este asunto). Pero la gran eclosión de este campo de investigación se debe también a que por fin ha sido posible salvar el principal escollo tecnológico que lo bloqueaba: identificar de forma exhaustiva la enorme diversidad bacteriana que existe en estas comunidades de microbios. Gracias a la aparición de los nuevos métodos masivos de lectura de genomas completos, los científicos cuentan con una herramienta que les permite catalogar con gran exactitud los cientos de especies bacterianas diferentes que forman estas comunidades, e incluso conocer la abundancia de cada una de ellas.

“Gracias a los nuevos métodos de lectura de genomas es posible identificar la enorme diversidad bacteriana que existe en estas comunidades de microbios”

Como es lógico, muchos estudios en torno a la influencia de la microbiota intestinal en la salud humana se han centrado en la obesidad, y han logrado identificar cuál es la composición bacteriana típica en las heces de personas obesas y de personas delgadas. Pero la obesidad también está desencadenada por factores genéticos, factores que se han ido descubriendo en estos últimos años. Lo que nadie se había preguntado hasta ahora es si ambas cosas están relacionadas directamente entre sí; o sea, si hay factores genéticos que determinen la composición de la microbiota intestinal de cada persona. Un artículo científico publicado en la prestigiosa revista Cell viene a concluir que sí, al menos en el caso de algunas bacterias concretas.

No es tarea fácil saber cuánto influyen los genes en un rasgo físico o en la predisposición a una enfermedad concreta, pero una buena forma de medir este efecto es analizando parejas de gemelos. Los gemelos idénticos (monocigóticos) comparten prácticamente el 100% de sus genomas, mientras que los mellizos (gemelos dicigóticos) sólo comparten en promedio un 50% de sus variantes genéticas. Por eso, un rasgo que esté bajo fuerte influencia genética será compartido en mucha mayor proporción por gemelos idénticos que por mellizos. Al estudiar parejas de gemelos se puede calcular cuántas de ellas son concordantes o discordantes, y al comparar esos porcentajes en ambos tipos de gemelos tendremos una buena medida de la influencia de los factores genéticos en ese rasgo concreto. En el caso que nos ocupa, los sufridos investigadores analizaron más de mil muestras de heces procedentes de 171 parejas de gemelos idénticos y 245 parejas de mellizos. Al catalogar la composición de la microbiota intestinal de cada uno pudieron identificar aquellas bacterias en las que la herencia parece jugar un papel mayor, es decir, las bacterias cuya presencia no depende tanto de la dieta u otros factores ambientales sino sobre todo de los factores genéticos.

“Un artículo científico publicado en la revista Cell ha identificado las bacterias cuya presencia en la microbiota intestinal depende sobre todo de factores genéticos”

El hallazgo, en sí mismo, ya es bastante sorprendente. He de reconocer que si un servidor tuviera que nombrar alguna variable biológica con escasa influencia genética, habría puesto muy al principio de la lista precisamente ésta: la composición de la microbiota intestinal. Pero lo más fascinante de este hallazgo es que podría tener aplicaciones insospechadas, porque los científicos fueron un poco más allá. Tomaron ratones de laboratorio a los que se había dejado sin bacterias en su intestino y les trasplantaron heces de pacientes obesos. En un grupo de animales, esas heces fueron suplementadas con una de las bacterias que habían mostrado fuerte influencia genética y que abunda especialmente en la microbiata de personas delgadas, por lo que se piensa que frena el desarrollo de obesidad en humanos. ¿El resultado? Los ratones que recibieron esta bacteria (llamada Christensenella, por cierto) ganaron mucho menos peso que los ratones sin el suplemento, que sólo habían recibido la microbiota de pacientes obesos. Seguro que esto pone los dientes largos a más de uno, especialmente a los que se dedican a la fabricación de alimentos probióticos…

Lo bonito de dedicarse a esto de la ciencia es que lo inesperado está siempre a la vuelta de la esquina, y las sorpresas casi nunca vienen solas. En este caso, otra investigación publicada casi al mismo tiempo en la revista científica PNAS ha estudiado la microbiota intestinal desde otro punto de vista, profundizado en su origen evolutivo. Para ello, los investigadores analizaron las bacterias intestinales de cientos de chimpancés y gorilas, comparándolas con las que viven en el interior de los humanos. Curiosamente, el resultado fue un árbol evolutivo muy similar al que podemos construir comparando los genomas de estas especies, incluso en cuanto a las fechas en que se separaron las diferentes ramas. Sin embargo, los científicos observaron que la microbiota humana ha sufrido un proceso acelerado de cambio. En concreto, hemos perdido mucha diversidad, llevamos menos variedad de bacterias respecto a los grandes simios africanos. Y además parece que nuestra microbiota ha pasado a estar dominada por bacterias típicas de las dietas ricas en carnes, especialmente en personas que viven en Estados Unidos (no tanto en personas de África o de Sudamérica).

“En comparación con las bacterias intestinales de chimpancés y gorilas, la microbiota humana ha sufrido un proceso acelerado de evolución”

Todo lo cual es fascinante, por supuesto. En cierto modo, era previsible que nuestra microbiota se hubiese diferenciado de la de otros simios debido a los hábitos dietéticos que hemos ido adoptando los humanos durante nuestro peregrinar por el planeta. Pero ahora sabemos que los genes también tienen algo que decir en este asunto, por lo que también cabe pensar que algunos de los cambios en la composición de nuestras comunidades bacterianas intestinales hayan estado determinados por nuestra propia evolución biológica al nivel más fundamental, que es la evolución de nuestros genomas. O viceversa, ¿por qué no? Visto lo visto, ya nada me sorprendería…

¿Probióticos para combatir el autismo?

probioticosUn sorprendente artículo aparecido recientemente en la revista Cell ensancha el horizonte de posibles aplicaciones que podrían tener los alimentos probióticos. Si hace pocas semanas comentábamos en estas páginas que algunas de las bacterias que componen la microbiota intestinal mejoran la eficacia de ciertos tratamientos contra el cáncer, ahora resulta que una de estas bacterias es capaz de aliviar los síntomas de autismo, al menos en ratones de laboratorio.

Uno de los grandes avances en la investigación sobre el autismo fue la obtención el año pasado de un modelo de la enfermedad en ratones, inyectando una sustancia en hembras gestantes de forma que se produce una reacción similar a una infección viral. Los ratones que nacen desarrollan síntomas similares a algunas manifestaciones del autismo en humanos. Entre estos síntomas se encuentran problemas gastrointestinales, lo que hizo pensar a los científicos que las bacterias del intestino podrían estar de algún modo implicadas. Al analizar la composición de la microbiota intestinal en los ratones con autismo, vieron que un tipo concreto de bacteria estaba casi ausente; tras alimentar a los animales con esa bacteria, no sólo mejoraron los problemas intestinales, sino también los síntomas de autismo.

Lógicamente, hay que encontrar el mecanismo que explique algo tan extraordinario, y eso es precisamente lo que han hecho los investigadores. En concreto, demostraron que la bacteria en cuestión corrige los niveles de una sustancia que está aumentada unas 50 veces en la sangre de los animales con síntomas de autismo; sustancia que es similar a un compuesto que también se encuentra elevado en la sangre de algunos pacientes. Como es sabido, hay muchas formas de autismo, por lo que es probable que este descubrimiento no se pueda aplicar con carácter general a todos los enfermos. Pero sin duda abre nuevas vías de investigación y de posible tratamiento para muchas personas. Tratamiento que debería ser sencillo y barato porque, en el fondo, lo llevamos dentro.

Cuida tus bacterias intestinales

bacterias contra el cáncerDesde hace años venimos comentando noticias sobre la microbiota intestinal, esa gigantesca comunidad de bacterias que alberga nuestro intestino; de hecho, llevamos con nosotros más microbios que células hay en todo nuestro cuerpo. Desde que los científicos han podido estudiarlo en detalle, se ha visto que este pequeño ecosistema que llevamos dentro es muy importante para nuestra fisiología y también en el desarrollo de enfermedades varias. Ahora, científicos americanos y franceses han hecho una interesante observación: nuestras bacterias intestinales podrían ayudar a hacer más eficaces los tratamientos contra el cáncer.

Un artículo publicado en la revista Science por investigadores estadounidenses revela la sorpresa que se llevaron al probar una nueva inmunoterapia experimental en ratones con cáncer. La idea es que ciertos tratamientos intentan aumentar la respuesta del propio sistema inmune contra las células del tumor, para así eliminarlas. Los ratones que habían sido tratados con antibióticos o que habían crecido en un ambiente estéril (sin microbios), en los que por tanto las bacterias intestinales estaban muy reducidas, respondieron mucho peor al tratamiento. Al probar otra terapia que tiene un efecto parecido, el resultado fue el mismo: los tumores se reducían de tamaño mucho más en aquellos ratones que tenían intacta su microbiota intestinal. Por otro lado, investigadores franceses publican resultados muy similares, esta vez con un fármaco llamado ciclofosfamida que se usa en muchos tipos de quimioterapia. En este caso, la presencia de determinadas bacterias comensales fue crucial para que el sistema inmune generase ciertas células que atacan al tumor.

Los científicos son muy cautos a la hora de extrapolar estos resultados a humanos, porque los tipos de microbios que llevamos en el intestino no son idénticos a los de los ratones, pero claramente se abre una nueva vía de investigación para mejorar la eficacia de los tratamientos antitumorales. En primer lugar se podrían analizar los resultados obtenidos en pacientes con cáncer, viendo la relación entre quimioterapia y administración de antibióticos que matan las bacterias intestinales (que, por otro lado, se dan con bastante frecuencia a estos enfermos). Si se observa una relación clara, habría que empezar ensayos para determinar exactamente el efecto. Y si al final la cosa funciona, quizás en el futuro tengamos que comer concentrados de bacterias para ayudar a la quimioterapia. Quién sabe…

Si no quieres engordar, come bacterias

akkermansiaHablaba el otro día con un amigo mío cirujano que se ha especializado en cirugías de derivación gástrica para casos de obesidad serios, pero no quise mencionar la investigación que vamos a comentar aquí porque probablemente no se la creería. He de reconocer que a mí también me costó aceptarlo, pero el estudio está publicado en la revista PNAS así que parece serio. Y es que resulta que la adición de una bacteria concreta a la dieta de ratones de laboratorio es capaz de corregir, en parte, la obesidad y algunos síntomas de diabetes que aparecen cuando los animales engordan.

Por cada célula de nuestro cuerpo, tenemos aproximadamente 10 bacterias en alguna de nuestras cavidades, especialmente en el intestino. Ya hemos comentado aquí en varias ocasiones que el tipo de bacterias que forman este microbioma intestinal juega un papel muy importante en el riesgo que tiene una persona de desarrollar obesidad. De hecho, una de las cosas que pasan después de la cirugía de derivación gástrica es que cambia el tipo de bacterias que pululan en el intestino. Los autores de esta investigación (científicos de Bélgica, Holanda y Finlandia) observaron que una bacteria concreta prácticamente desaparece en los intestinos de ratones que son sometidos a una dieta “de engorde” que les hace obesos, lo que les llevó a preguntarse qué sucedería si añadían a la dieta de los ratones este bichillo llamado nada más y nada menos que Akkermansia muciniphila (o sea, que le gusta el moco).

Pues lo que sucede es que, aunque sigan tomando la dieta de engorde, los ratones dejan de acumular grasa y además responden mejor a la insulina (la mala respuesta a esta hormona es algo típicamente asociado con la obesidad). Estos cambios se asociaron con un aumento en la cantidad de moco que recubre el intestino por dentro.

Es bastante sorprendente que una sola bacteria sea capaz de llevar a cabo un efecto tan drástico, pero así son las cosas. Habrá que ver si la Akkermansia tiene un efecto similar en obesos humanos, en cuyos intestinos también se ha visto una disminución de la cantidad de esta bacteria. Si esto se confirma, podría cambiar la manera de combatir la epidemia de obesidad que nos rodea, aunque probablemente mi amigo cirujano siga teniendo bastante trabajo, al menos a corto plazo. Lo que pase después, ya se verá…

Comida para las bacterias que llevamos dentro

Nuestros intestinos son un magnífico hogar para millones de bacterias. Aunque estas comunidades de microbios, conocidas precisamente con el nombre de microbioma, están formadas por muchas especies distintas, los microbiomas humanos son de dos tipos principales: en uno predominan unas bacterias llamadas Bacteroides, mientras que el otro tipo está caracterizado por la abundancia de otros bichillos llamados Prevotella.

Es bastante razonable suponer que el tipo de microbioma que cada uno llevamos dentro dependa de lo que comemos. Con los avances tecnológicos en la lectura de genomas, ahora se puede caracterizar un microbioma bastante rápido. Por ejemplo, un artículo publicado en la revista Science describe el trabajo de sufridos investigadores que analizaron las heces de 98 voluntarios, para llegar a la conclusión de que las personas que siguen una dieta rica en proteínas animales tienen microbioma con predominio de Bacteroides, mientras que los que siguen dietas ricas en hidratos de carbono tienen microbiomas con Prevotella.

La duda es si los cambios en la dieta son capaces de alterar esta relación. Los científicos concluyen que no, al menos a corto plazo. Al modificar la dieta a 10 de los voluntarios hubo unos pequeños cambios en las primeras 24 horas, pero el tipo de microbioma se mantuvo, lo cual sugiere que lo realmente importante es la dieta que se ha seguido en un periodo largo de tiempo.  Y esto tiene su importancia porque el microbioma está relacionado con las enfermedades intestinales (y probablemente con muchas otras), así que podría tener bastantes aplicaciones en medicina.

Unas bacterias de infarto

Después de tantos años oyendo (y leyendo) cosas sobre los efectos saludables de la lecitina, ahora parece que un exceso de esta sustancia, recomendada a veces como suplemento nutricional, puede producir infarto.

La revista Nature publica un articulo interesantísimo, en el que se demuestra además la importancia que tienen nuestras bacterias intestinales en este proceso. De hecho, lo que demuestran los investigadores es que determinadas bacterias de nuestra microbiota intestinal (antiguamente llamada “flora”) digieren la lecitina y producen una sustancia llamada TMA. Además de la desagradable propiedad de oler a pescado podrido, el TMA es transformado por el hígado en otra sustancia llamada TMAO. Los científicos demostraron que al dar lecitina a ratones  de laboratorio que tienen tendencia a desarrollar aterosclerosis, aumenta la cantidad de TMAO en la sangre y se acelera la formación de las placas que obstruyen las arterias. Además, comprobaron que esto se puede evitar si previamente destruyen las bacterias intestinales.

El asunto es fascinante, por varios motivos. En primer lugar, es un buen ejemplo de que las bacterias que llevamos dentro pueden influir en el desarrollo de muchas enfermedades comunes. Pero también demuestra que estas enfermedades se pueden prevenir actuando sobre estas bacterias (por ejemplo, con los famosos probióticos). Un buen reto para los próximos años es identificar cuáles son los microbios responsables de enfermedades concretas, y buscar la manera de eliminarlos sin afectar al resto de las bacterias “buenas” que pululan por nuestro interior.