En busca de pistas sobre la obesidad entre los muchos microorganismos del cuerpo :: Boletín del Instituto Nacional del Cáncer - 3 de enero de 2012 - National Cancer Institute

Boletín del Instituto Nacional del Cáncer - 3 de enero de 2012 - National Cancer Institute

En busca de pistas sobre la obesidad entre los muchos microorganismos del cuerpo

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Los investigadores están analizando comunidades microbianas que viven en diferentes sitios tanto dentro como sobre el cuerpo humano a fin de estudiar el papel que estos microorganismos desempeñan en la salud humana y las enfermedades.

En el organismo humano hay diez veces más células microbianas que células humanas. Casi siempre, estos microorganismos son nuestros socios en salud y contribuyen a mantener el sistema inmunitario fuerte y a la digestión de los alimentos para producir nutrientes esenciales, entre muchas otras tareas. No obstante, cada vez hay más indicios de que, en ciertas condiciones, algunos de estos microorganismos podrían empeorar nuestra salud y aumentar el riesgo de contraer enfermedades.
A través de nuevos instrumentos genómicos, los investigadores han identificando de manera sistemática muchos microorganismos que viven tanto dentro como sobre nuestros cuerpos. El Proyecto Microbioma Humano dirigido por los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), por ejemplo, viene caracterizando las comunidades de microorganismos, o microbiotas, en cinco sitios del organismo, a saber, los intestinos, la piel, la boca, la nariz y la vagina. (Los conjuntos de genes microbianos se conocen como microbiomas).
Con las herramientas y la información disponibles para estudiar estos ecosistemas microbianos, los investigadores están cambiando su enfoque y en vez de preguntar "¿Quién está ahí?", ahora preguntan "¿Qué están haciendo?" La meta es entender qué hacen los microorganismos para ayudar a mantener la salud humana o a crear las condiciones para las enfermedades. En los primeros trabajos en esta área se asociaron los microorganismos que se encuentran en los intestinos a la obesidad, lo cual constituye un factor de riesgo de cáncer.
"Estamos aprendiendo mucho sobre los microorganismos que viven en los intestinos y sobre su asociación con la obesidad", dijo el doctor James Goedert de la División de Epidemiología del Cáncer y Genética (DCEG) del NCI. "Es muy pronto para decir si los cambios en la microbiota desempeñan un papel causal en la obesidad. Necesitamos explorar también de qué manera estas asociaciones se relacionan con el cáncer".
Aprovechamiento de la energía para los seres humanos
En trabajos de investigación se ha adelantado que las comunidades de microorganismos que viven en los intestinos inciden en la alimentación - o son afectadas por ésta. Los investigadores por mucho tiempo han sabido que los microorganismos digieren los alimentos que los seres humanos no pueden digerir, y de esta manera proporcionan los nutrientes que los humanos necesitan. Las bacterias de los intestinos producen energía para el organismo mediante la fermentación de los polisacáridos de las plantas y la fibra vegetal, por ejemplo.
"El tipo de bacterias que viven en nuestro colon incide directamente en la cantidad de energía que se produce a partir de los alimentos que consumimos", explicó Phil Daschner de la División de Biología del Cáncer del NCI, quien co-presidió recientemente una reunión del NCI sobre el microbioma humano y el cáncer. "No se trata solamente de lo que comemos, sino también de las bacterias que tenemos en nuestros intestinos que descomponen lo que comemos", añadió.
Si se determina que diferentes configuraciones de microorganismos están asociadas a un menor riesgo de contraer ciertas enfermedades, entonces podrían prevenirse – o incluso tratar – estas enfermedades simplemente modificando las comunidades microbianas.

Para diseñar estrategias de prevención y tratamiento de enfermedades, es crucial que se identifiquen los mecanismos mediante los cuales estas bacterias señalizan sus efectos en el anfitrión humano.

—Phil Daschner

Daschner y otros creen que para alcanzar esta meta, es importante entender la manera como las bacterias podrían afectar el organismo. "Para diseñar estrategias de prevención y tratamiento de enfermedades, es crucial que se identifiquen los mecanismos mediante los cuales estas bacterias señalizan sus efectos en el anfitrión humano", dijo.
No obstante, ha aumentado el interés en el microbioma intestinal y la obesidad, en parte debido a la investigación que conduce el doctor Jeffrey Gordon en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, en St. Louis. En un estudio, su equipo de investigación trasplantó ciertas bacterias de los intestinos de ratones obesos a los intestinos de ratones libres de gérmenes. Estos animales también se volvieron obesos posteriormente.
En un segundo estudio se trabajó con conjuntos de mellizos humanos y sus madres. Los investigadores encontraron diferencias en la microbiota fecal de mellizos delgados comparados con mellizos obesos. Claramente la obesidad estaba asociada a una menor diversidad de los microorganismos intestinales. Además, la actividad de los genes microbianos en diferentes aspectos del metabolismo de nutrientes también fue diferente entre los dos grupos.
La complejidad de la microbiota
"Apenas estamos comenzando a analizar las configuraciones de las diferentes comunidades existentes en los intestinos de personas de diferentes edades que viven en distintas condiciones culturales", dijo el doctor Gordon en un podcast reciente, en el cual habló de la investigación que lleva a cabo. En qué medida varían las configuraciones de estas comunidades "es una pregunta que permanece aún abierta", añadió.

Exploración del microbioma oral En los próximos meses, el NCI enviará muestras de ADN de pacientes con cáncer oral a los doctores Richard Hayes y Zhiheng Pei del Centro Médico de la Universidad de Nueva York. Pero en lugar de estudiar el ADN humano en estas muestras, los investigadores harán una secuenciación del ADN microbiano a fin de explorar las asociaciones entre el microbioma oral y el cáncer.
Las personas que participan en el proyecto también formaron parte de un amplio estudio de prevención del cáncer auspiciado por el NCI. Estas personas no tenían cáncer cuando entraron al estudio entre 2000 y 2005; al empezar, cada persona entregó una muestra de ADN que tomaron a través de un enjuague bucal que se hicieron en casa y que enviaron por correo.
Las muestras, que llegaron al NCI y fueron almacenadas para su uso en futuras investigaciones, capturaron el ADN de los microorganismos existentes en la boca de cada uno de los donantes. Por ser muestras de ADN prediagnósticas, ofrecen una singular oportunidad de estudiar el microbioma oral antes de que aparezcan los síntomas de cáncer.
"Al estudiar el microbioma, tenemos la oportunidad de identificar nuevos agentes bacterianos que podrían causar cáncer", dijo el doctor Pei. "El microbioma nos ha dado un nuevo objetivo de investigación".

Sin embargo él cree que podría llegarse a entender mejor las necesidades nutricionales de los seres humanos si se estudiaran las estructuras y funciones de las comunidades microbianas. Este trabajo también podría revelar pistas sobre el papel de los ecosistemas microbianos en la obesidad y la mala nutrición.
Aún cuando el papel que desempeña el microbioma en el cáncer es aún menos claro que en la obesidad, varios informes han indicado que ciertas microbiotas tienen bien un papel protector o un papel de promoción del cáncer. "Para mí, esto es una indicación de la complejidad de la microbiota", dijo el doctor Eugene Chang, quien estudia el microbioma intestinal y las enfermedades gastrointestinales en la Universidad de Chicago.
"Muchos de nosotros pensamos", agregó, "que nuestro microbioma colectivo en la población humana está cambiando y que está alterando las cruciales interacciones entre el anfitrión y los microbiomas que determinan nuestra biología".
En un reciente comentario, el doctor Chang instó a sus colegas en esta área a realizar estudios sobre los mecanismos que subyacen a estas interacciones. También alertó contra "posiciones excesivamente entusiastas" acerca del significado de los hallazgos basados en los indicios actuales. Por ejemplo, uno de los retos implicará ir más allá de los estudios pequeños que describen las asociaciones entre cambios en la microbiota y los efectos en la salud. Muchos de estos estudios son puntuales en el tiempo y no pueden demostrar la relación causa y efecto.
"Aún no hemos respondido a las preguntas iniciales que nos plateamos en el Proyecto Microbioma Humano: ¿Por qué el microbioma es importante para nuestra salud y qué papel desempeña en las enfermedades?" dijo el doctor Chang.
"Para responder estas interesantes preguntas necesitamos extensos y bien diseñados estudios que recojan muestras y hagan seguimiento a los participantes por un cierto tiempo con el fin de determinar qué diferencias microbianas predicen el cáncer y otras enfermedades", dijo la doctora Mahboobeh Safaeian, investigadora de la Subdivisión de Infecciones e Inmunoepidemiología de la DCEG. "Será importante establecer un calendario de eventos".
Se explora una nueva frontera
Un estudio prospectivo de la microbiota intestinal en la población Amish que se encuentra en curso podría revelar pistas que ayudarían a responder una serie de preguntas que se tienen actualmente. El estudio, dirigido por la doctora Claire Fraser-Liggett de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland, evaluará la microbiota intestinal en personas delgadas y obesas por un cierto tiempo, incluidos los períodos anterior y posterior a una intervención experimental.
Es casi seguro que este trabajo y otros estudios similares plantearán nuevas preguntas y responderán otras más. Sin embargo, la ciencia evoluciona rápidamente y los investigadores se muestran optimistas. "Las cosas están ocurriendo con mucha rapidez en este campo – tanto en lo científico como en lo técnico", dijo el doctor Goedert. En pocos años, los métodos e instrumentos actuales de investigación podrían muy bien tornarse obsoletos, añadió.
El doctor Chang piensa lo mismo. "Este campo es ahora como una frontera abierta, y ése es el atractivo", dijo. "No tenemos un letrero que nos indique adónde ir".

—Edward R. Winstead

Análisis de los efectos del yogur en la salud En un estudio de dos partes con modelos humanos y animales, el doctor Gordon y sus colegas recientemente analizaron los efectos del yogur en los microbiomas intestinales de gemelos y de ratones con una microbiota "humanizada".
Los investigadores tomaron muestras fecales de los participantes durante cuatro semanas antes de que comieran yogur, siete semanas mientras comían yogurt y cuatro semanas más después de que dejaron de consumirlo. En este período de 4 meses, no parecía que esta alimentación tuviera un efecto considerable en la composición del microbioma fecal. Pero la alimentación sí provocó cambios en la expresión de algunos genes microbianos, lo cual produjo alteraciones en los metabolitos que se detectaron en la orina.
"Este estudio demostró que una intervención en la alimentación podía tener un efecto sistémico. Lo interesante es que la población de microorganismos no cambió, pero sí cambió su actividad", comentó el doctor Goedert.
Los hallazgos en los ratones fueron iguales a los resultados en los seres humanos, lo cual indica que esta estrategia podría utilizarse más ampliamente para identificar los efectos del consumo de alimentos que contienen bacterias vivas. "Básicamente podemos hacer estudios mundiales en la intersección entre lo que una persona come y la respuesta de sus diferentes microorganismos", explicó el doctor Gordon en un reciente podcast.