Microbioma intestinal

BENEMERITA UNIVERSIDAD
AUTONOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
MICROBIOMA INTESTI

MICROBIOMA
INTESTINAL HUMANO:
AVANCES Y BENEFICIOS

AUTOR: Jazbeth Peña Pérez

Licenciatura Químico Farmacobiologo

TEMA : MICROBIOMA HUMANO : AVANCES Y BENEFICIOS

INDICE :

- RESUMEN
- INTRODICCIÓN
1. EL INICIO HACIA UNA NUEVA ERA
1.1. ¿Qué es el microbioma humano ?

2. EL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINAL
2.1. Importancia del estudio del microbioma intestinal
2.2. Diversidad microbiana existente
2.3. Desarrollo del microbioma .

3. MICROBIOTA INTESTINAL EN SALUD Y ENFERMEDAD
3.1. Alteraciones del microbioma y sus efectos

4. AVANCES DE LA MICROBOTA INTESTINAL PARA LA SALUD
4.1. Probióticos , Simbióticos y Prebióticos
- CONCLUSIONES
- BIBLIOGRAFIA

MICROBIOMA INTESTINAL HUMANO : AVANCES
Y BENEFICIOS

RESUMEN :

Nos referimos al termino microbiota como la comunidad de microorganismos
vivos residentes en el intestino.

Para el análisis de la gran cantidad y variedad de estos microorganismos es
necesario hacer uso de las nuevas tecnologías principalmente de la
metagenómica que nos ha llevado a poder conocer más a fondo su
comportamiento. Los microorganismos intestinales son taxonómicamente
complejos y constituyen una comunidad dinámica (microbiota ) , que durante
mucho tiempo se cree que posee un fuerte impacto en la fisiología humana,
además de estar fuertemente implicado en la maduración y proliferación de las
células intestinales ayudando a mantener su homeostasis .

A través de la investigación en el campo de la metagenómica ahora es posible
explorar la naturaleza de microbiota intestinal , la relación entre el hombre y la
comunidad microbiana que reside.

El proyecto microbioma humano fue lanzado como un esfuerzo de investigación
de colaboración internacional para promover aun más el desarrollo de este nuevo
campo y para abrir una nueva frontera de la biología humana , que proporcionara
nuevas estrategias para el mantenimiento de la salud.

INTRODUCCIÓN:

Una enorme cantidad de microorganismos de las cuales son especies bacterianas
colonizan y forman comunidades complejas o también llamado microbiota en el
cuerpo humano. Está microbiota perteneciente al grupo de la flora residente o
también llamados microorganismos fijos se encuentra en diversos sitios del
cuerpo (piel, boca, vías respiratorias, vagina , intestino) , a estos microorganismos
siempre presentes dentro y fuera del cuerpo se les denomina comensales ( ver
glosario ) .

El hecho de que prosperen en un área determinada depende de factores
fisiológicos tales como la temperatura, la humedad y la presencia de determinados
nutrientes y sustancias inhibitorias. Este microbioma juega un papel definido en el
mantenimiento de la salud y de las funciones normales.

Se estima que la microbiota humana se compone de 1014 células bacterianas 10
veces mayor que el número total de células. En el intestino se encuentra el mayor
número de células bacterianas incluyendo alrededor de 1012 células por 1g de
materia fecal, así dentro del cuerpo humano de cada individuo, la microbiota
intestinal junto con otras células del individuo forman un complejo que de forma
interactiva realizan diversos procesos biológicos.

Estudiar el microbioma intestinal depende del análisis complejo del metabolismo
de esta comunidad así como la interacción que se lleva a cabo huésped –
comensal.

Este nuevo estudio pretende que se comprenda el impacto que tiene esta
microbiota en la salud y en la enfermedad de los humanos.

Se pretende con este ensayo dar una visión general de los hallazgos recientes en
este campo de investigación.

1. EL INICIO HACIA UNA NUEVA ERA

En 2007 un grupo de investigadores comenzaron un
proyecto de colaboración internacional llamado “The
human microbiome proyect ” cuyas siglas en ingles
son (HMP ) , este proyecto utiliza la metagenómica
para poder dar respuesta a la interacción entre estos
microorganismos y el humano. ( Diaz Martinez
Vicente. El microbioma humano y su potencial
biotecnológico.Biotech spain ,2010).
Composición biota normal

Hasta hace poco la microbiología tradicional basaba el estudio de los
microorganismos de una manera aislada. Sin embrago, la gran mayoría de los
microorganismos existentes en nuestro cuerpo no han podido ser aislados en su
totalidad, lo que muchas veces imposibilita su análisis, debido a que su
crecimiento está sujeto a condiciones ambientales muy especificas que
difícilmente pueden ser reproducidas en el laboratorio de investigación. La
metagenómica soluciona esta problemática constituyendo un nuevo campo de
análisis que se basa en tecnologías de secuenciación del ADN que permite
analizar poblaciones completas de microorganismos sin necesidad de aislar a
cada uno. En lugar de estudiar el genoma de manera individual, la metagenómica
estudia el genoma de todos los organismos a la vez , al igual que la respuesta de
una cierta comunidad de microorganismos a ciertos factores, y ayuda a comprobar
cómo se modifican los genomas de cierta comunidad bacteriana como respuesta a
diferentes estímulos.

Con estos descubrimientos se han abierto nuevas alternativas para la salud
ayudando a tener una mejor calidad de vida y poder dar explicación a muchas
enfermedades.

1.1.¿QUE ES EL MICROBIOMA HUMANO ?

El termino microbioma se refiere a la comunidad de organismos residentes en el
cuerpo humano sin causar daño (comensales).

Este microbioma juega un papel definido en el
mantenimiento de la salud y el equilibrio
homeostático (ver glosario), por ejemplo,
hablando del microbioma existente en las
mucosas y la piel estas comunidades previene la
colonización de bacterias patógenas, su función
es de protección contra agentes infecciosos.
Imagen 1. Principales lugares donde se encuentra la
flora microbiana normal en el cuerpo humano.

2. EL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINAL

La microbiota del intestino es una de las comunidades más pobladas se estima
que existen alrededor de 1012 células por 1g de materia fecal. Por medio de la
metagenómica se ha logrado analizar el material genético de una muestra
especifica de bacterias, teniendo grandes ventajas al poder identificar bacterias
que no se detectan en los cultivos, con esto se ha podido conocer cómo
interactúan estos microorganismos dentro del cuerpo humano y poder identificar
las funciones que realizan en beneficio a la salud.

Imagen 2. Esquema de la
principal flora microbiana
intestinal normal .

2.1. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINAL

Las comunidades encontradas en el intestino representan uno de los más densos
y diversos ecosistemas que tiene un profundo impacto en las funciones fisiológicas
del organismo y en el mecanismo de la respuesta inmune.

El microbioma intestinal confiere de importantes funciones para el huésped, por
ejemplo se ha descubierto que, las bacterias entéricas aumentan la absorción
calórica con la degradación de polisacáridos a monosacáridos simples
principalmente glucosa para su absorción y llevan a cabo la producción de
energía, asimilación de ácidos grasos, proliferación de células epiteliales en el
intestino y propiedades para modular la respuesta inmune.

El microbioma regula el almacenamiento de energía así como la síntesis de
vitaminas. Lleva a cabo un fenómeno conocido como “resistencia a la
colonización”, este fenómeno consiste en el mecanismo de acción que tienen las
baterías intestinales para inhibir la invasión de patógenos.

Al estudiar el microbioma intestinal se abren nuevos caminos para entender los
procesos fisiológicos que se llevan a cabo a nivel microscópico, proporcionando
un nuevo enfoque de estudio para conocer dicho comportamiento dejando atrás
las técnicas convencionales.

2.2. DIVERSIDAD MICROBIANA EXISTENTE

Durante la última década se ha estudiado el ARN ribosomal existente en los
microorganismos unicelulares que han servido de referencia para identificar la
gran diversidad bacteriana existente en el intestino, el análisis de múltiples
secuencias de ARN a través de muestras obtenidas de personas adultas
obtuvieron como resultado que alrededor
del 50% de la masa fecal está constituida
por bacterias.

Imagen 3. Microorganismos de la
pared intestinal, bacilos , no se
identifico especie.

Esta población se compone de un gran número de microorganismos, alrededor de
395 filotipos a nivel de cepa, los miembros de los géneros: Firmicutes,
Bacteroidetes, Actinobacteria y Proteobacteria, son las principales especies que
se encuentran en la microbiota del adulto, de estos 395 filotipos el 80 % presento
secuencias de especies que aun no han sido identificadas. Este análisis también
mostro grandes variaciones individuales en la composición de las muestras, lo que
indica que la microbiota en cada individuo no es la misma.

2.3. DESARROLLO DEL MICROBIOMA

Análisis efectuados revelan el progreso de la composición microbiana hasta al
menos un año después del nacimiento. Al nacer el primer contacto hacia el
desarrollo de la microbiota es la vía de nacimiento (parto- cesárea), como segundo
contacto esta el tipo de alimentación que recibimos al nacer (pecho materno o
fórmula) teniendo durante este primer año de vida múltiples variaciones. Al
finalizar este primer año el microbioma intestinal forma un perfil característico a el
del tipo adulto.

Aun no se ha afirmado la relación que existe
entre la vía de nacimiento y el tipo de
alimentación en el primer año de vida con la
formación del microbioma global. Por lo tanto
hoy en día la fuente de los principios
colonizadores no es clara, mientras que la
adquisición de algunas bacterias se ha
confirmado que son transmitidas madre a hijo. Imagen 4. Vía de obtención de microorganismos
en el primer año de vida .

La microbiota intestinal infantil está formada por bacterias tales como;
Staphylococcus , Streptococcus , Bifidobacterium y enterobacterias.

Tanto la microbiota intestinal de los adultos como la infantil se restringen a un
pequeño grupo de especies bacterianas encontradas en toda la población
humana.

Una vez establecida la microbiota en un individuo esta cambia muy poco a través
del tiempo.

Uno de los problemas que se presenta es la manipulación neonatal del
microbioma que puede tener efectos adversos que podrían persistir hasta la etapa
adulta dando lugar a la disbiosis (ver glosario).

3. MICROBIOTA INTESTINAL EN SALUD Y ENFERMEDAD

3.1.ALTERACIONES DEL MICROBIOMA Y SUS EFECTOS

Hacer una manipulación incorrecta del microbioma puede traer efectos adversos
,estudios efectuados por el equipo de Clarke et al, demostraron que existen
alteraciones en la neurotransmisión serotoninérgica del sistema nervioso central
debido a la disbiosis de la microbiota intestinal , al cuantificar las concentraciones
de 5- hidroxitriptamina (5HT) y su metábolito el acido 5-hidroxiindoliacetico en el
hipocampo y el tallo cerebral, aplicado en ratones de dos tipos, un grupo de
ratones presentaba una microbiota normal en su organismo , mientras que otros
estaban libres de esta microbiota , se dieron cuenta que la concentración de 5HT
aumento en los ratones libres de microbiota, al volverlos a colonizar no se pudo
restablecer la alteración que sufrió el SNC. Los investigadores al ver tal reacción
llegaron a la conclusión que la neurotransmisión se puede alterar por la ausencia
de la microbiota normal y que los cambios que ocurren a raíz de esta ausencia no
son reversibles.

Uno de los hallazgos importantes, es el que se presenta con las características de
la dieta que junto con la genética influyen en el predominio de ciertos organismos
sobre otros, esto nos hace darnos cuenta, porque en cada persona varia su
microbiota.

Descubrimientos importantes son los que se llevan a cabo con la microbiota de
“Tipo obeso”, esta microbiota se asocia a la obesidad y al síndrome metabólico , la
ingesta de alimentos ricos en grasas genera un microbioma con una alta
capacidad de almacenar energía , lo que trae como consecuencia la obesidad y
problemas metabólicos como el hígado graso no alcohólico(HGNA). Al cambiar el
microbioma este altera el medio que lo rodea (en este caso el intestino)
aumentando la permeabilidad intestinal y la endotoxemia.

La microbiota intestinal es una fuente de etanol endógeno y otros compuestos
orgánicos volátiles que se asocian a estos problemas, debido a cambios
funcionales de este microbioma debido a la ingesta de alimentos grasos este
etanol aumenta provocando obesidad .

Podemos concluir que el estudio del microbioma intestinal nos ayuda a
comprender ciertas enfermedades así como la solución de las mismas.

1. AVANCES DE LA MICROBIOTA INTESTINAL PARA LA SALUD

4.1. PROBIOTICOS, SIMBIOTICOS Y PREBIOTICOS

La falta de exposición a microorganismos en el primer año de edad o los cambios
en la composición de la microbiota intestinal por diversos factores se relaciona
con el desarrollo de ciertas enfermedades
intestinales y extra intestinales.

Uno de los nuevos avances acerca de cómo
erradicar esos problemas de salud es el que se
basa en el tratamiento de exposición a microbios.
Una de las alternativas para este tema es el uso de
probióticos (ver glosario) estos probióticos ayudan a
combatir la enfermedad a través de bacterias

Imagen 5. Consumo de Probióticos intestinales que sirven para reestructurar.
benéfico a la salud.

Los probióticos se definen hoy en día como microorganismos que administramos
en cantidades adecuadas traen un efecto beneficioso hacia la salud, además de
los probióticos se incluyen los prebióticos y los simbióticos.

Los prebióticos ingredientes alimentarios que no pueden ser digeridos por el
aparato digestivo pero si por bacterias entéricas estimulan la proliferación de
especies bacterianas buenas para el organismo, los simbióticos compuestos de
probióticos y prebióticos son aquellos que ayudan a la supervivencia y a la
proliferación del microbioma intestinal .

Prebióticos, probióticos y simbióticos contenidos principalmente en los alimentos
traen efectos beneficiosos para la salud humana, estos ayudan en la prevención y
alivio de múltiples enfermedades y se pueden encontrar principalmente en los
productos lácteos ( yogurt , leche etc.)

Especies como Lactobacillus y Bifidobacterias representan las bacterias
intestinales, más estudiadas para conferir beneficios a la salud, otros como
Streptococcus spp. y Enterococcus spp., cepa de Escherichia coli Nissle, algunos
bacilos, e incluso las levaduras Saccharomyces cerevisiae subsp. boulardii (a
menudo denominado como Saccharomycesboulardii ) han sido estudiados para su
uso como probióticos.

Uno de los estudios más relevantes acerca de este tema es como mediante la
ingesta de estos productos podemos evitar enfermedades crónicas como es el
caso del cáncer Colón Rectal. Un grupo de investigadores de China demostró en
un estudio que Saccharomyces boulardii posee propiedades antiinflamatorias y
anticancerosas.

TABLA. Principales funciones en el cuerpo humano de Probióticos y prebióticos.

FUNCIÓN
PROBIÓTICOS Minimizan las molestias generadas por
problemas gastrointestinales y
refuerzan las defensas naturales del
organismo . Eficaces para el
tratamiento de diarrea , estreñimiento y
síndrome de colon irritable .
PREBIÓTICOS Previenen infecciones y estimulan la
producción de fagocitos , estimulan
funciones protectoras del sistema
digestivo .

CONCLUSIONES:

El estudio del microbioma humano ha traído consigo una nueva forma de poder
erradicar enfermedades sin dañar nuestro organismo, principalmente en la
microbiota intestinal que posee múltiples aplicaciones y beneficios para la salud.
Estos microorganismos contribuyen en muchos aspectos a nuestro desarrollo
fisiológico, orgánico y metabólico.

El estudio del microbioma representa una alternativa para el tratamiento de
enfermedades con la creación de nuevos fármacos y alimentos ricos en
microorganismos benéficos para el cuerpo, al igual que nos lleva a comprender
diversas enfermedades y poderlas tratar a tiempo.

GLOSARIO:

 COMENSALISMO: Los participantes (es decir , huésped , parásito ) se
prestan ayuda mutua y se benefician uno al otro .

EJEMPLO:

Las termitas y sus protozoarios intestinales . Ninguno de los dos puede vivir sin el
otro.

 HOMEOSTASIS: Conjunto de fenómenos de autorregulación que llevan al
mantenimiento de las propiedades y la composición del medio interno de
un organismos , teniendo siempre un equilibrio . Este concepto fue dado por
el fisiólogo estadounidense Walter Bradford Cannon.

 DISBIOSIS: Alteración de la microbiota que puede llevar a la enfermedad.

 PROBIÓTICOS: Los probióticos son bacterias viables no patógenas , que
ejercen una función benéfica en el individuo .

 PREBIÓTICOS: Son ingredientes alimenticios no digeribles por el aparato
digestivo pero que pueden ser metabolizados bacterias entéricas .

 METAGENÓMICA: Nuevo campo de estudio basado en las tecnologías de
secuenciación de ADN, que permite el análisis de poblaciones completas
de microorganismos sin ser aislados.

BIBLIOGRAFIA

1. Masahira Hattori y Todd Taylor.The human intestinal microbiome: A new
frontier of human biology. An International Journal. Vol.16,2009,pp.1-12.

2. Icaza Chávez.Microbiota intestinal en salud y enfermedad.
México,Elsevier,vol.77,2012,pp.23-25.

3. A.T. Abreu-Abreu.Prebióticos,probióticos y simbióticos.México,Elsevier,
vol.77,2012,pp.26-28

4. Ernest Jawetz y Joseph L. Melnick et al .Manual de microbiología medica
.4ª ed.Mexico, El manual moderno,1970,pp.292-295.

5. M. Rauch y Sv Lynch. The potential for probiotic manipulation of the
gastrointestinal microbiome. México ,Elsevier, vol.23,2012,pp.192-201.

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