La lucha contra los daños colaterales de los antibióticos
Los científicos preparan el camino para reducir los efectos secundarios perjudiciales de los antibióticos en las bacterias intestinales
Los antibióticos nos ayudan a tratar las infecciones bacterianas y salvan millones de vidas cada año. Pero también pueden dañar a los microbios útiles que residen en nuestro intestino, debilitando una de las primeras líneas de defensa de nuestro cuerpo contra los patógenos y comprometiendo los múltiples efectos beneficiosos que nuestra microbiota tiene para nuestra salud. Los efectos secundarios más comunes de este daño colateral de los antibióticos son los problemas gastrointestinales y las infecciones recurrentes por Clostridioides difficile. También incluyen problemas de salud a largo plazo, como el desarrollo de enfermedades alérgicas, metabólicas, inmunológicas o inflamatorias.
Investigadores del EMBL y sus colegas han analizado los efectos de 144 antibióticos en nuestros microbios intestinales más comunes. Su estudio mejora sustancialmente nuestra comprensión de los efectos de los antibióticos. También sugiere un nuevo enfoque para mitigar los efectos adversos de la terapia con antibióticos en el microbioma intestinal mediante la combinación de antibióticos con un segundo fármaco.
Isabel Romero Calvo/EMBL
Investigadores del grupo Typas del EMBL de Heidelberg, del laboratorio Maier del Clúster de Excelencia "Controlar los microbios para combatir las infecciones" de la Universidad de Tubinga, y colaboradores han analizado los efectos de 144 antibióticos en nuestros microbios intestinales más comunes. El estudio, publicado en la revista Nature, mejora sustancialmente nuestra comprensión de los efectos de los antibióticos en los microbios intestinales. También sugiere un nuevo enfoque para mitigar los efectos adversos de la terapia con antibióticos en el microbioma intestinal.
El intestino humano alberga una intrincada comunidad de diferentes especies microbianas, así como muchos virus, denominados colectivamente microbioma intestinal. Juntos, nos permiten utilizar los nutrientes de forma más eficiente y dificultan que las bacterias patógenas se instalen en nuestro intestino. Sin embargo, cuando tratamos una infección bacteriana con antibióticos, existe el riesgo de dañar el microbioma intestinal.
"Muchos antibióticos inhiben el crecimiento de varias bacterias patógenas. Este amplio espectro de actividad es útil para tratar las infecciones, pero aumenta el riesgo de que los microbios de nuestro intestino también se vean afectados", explica Lisa Maier, jefa de grupo del DFG Emmy Noether en la Universidad de Tubinga. Maier es una ex alumna del laboratorio Typas y una de las dos autoras principales del estudio.
Si ciertas bacterias intestinales se ven más perjudicadas que otras, la terapia con antibióticos puede provocar un desequilibrio en la composición de nuestra microbiota, lo que se conoce como disbiosis. La diarrea es un efecto común a corto plazo, mientras que las afecciones alérgicas como el asma o las alergias alimentarias y la obesidad son posibles consecuencias a largo plazo. El hecho de que los antibióticos también son activos contra la microbiota intestinal se conoce desde hace mucho tiempo, pero sus efectos sobre la gran diversidad de microbios que llevamos en nuestro intestino aún no se habían estudiado de forma sistemática, sobre todo debido a las dificultades técnicas.
"Hasta ahora, nuestro conocimiento de los efectos de los diferentes antibióticos sobre los miembros individuales de nuestras comunidades microbianas intestinales ha sido irregular. Nuestro estudio llena importantes lagunas en nuestra comprensión de qué tipo de antibiótico afecta a qué tipos de bacterias, y de qué manera", dijo Nassos Typas, científico principal y jefe de grupo en el EMBL de Heidelberg.
Basándose en un estudio anterior de los grupos Typas, Bork, Patil y Zeller del EMBL, los científicos observaron cómo cada uno de los 144 antibióticos afectaba al crecimiento y la supervivencia de hasta 27 cepas bacterianas que habitan habitualmente en nuestros intestinos. Los investigadores determinaron las concentraciones a las que un determinado antibiótico afectaba a estas cepas bacterianas para más de 800 combinaciones de antibióticos y cepas, ampliando en un 75% los conjuntos de datos existentes sobre los espectros de los antibióticos en las especies bacterianas del intestino.
Lo más importante es que los experimentos revelaron que las tetraciclinas y los macrólidos -dos familias de antibióticos de uso común- no sólo impidieron el crecimiento de las bacterias, sino que también provocaron su muerte. Aproximadamente la mitad de las cepas intestinales analizadas no sobrevivieron al tratamiento con estos tipos de antibióticos.
"No esperábamos ver este efecto con las tetraciclinas y los macrólidos, ya que se consideraba que estas clases de antibióticos sólo tenían efectos bacteriostáticos, lo que significa que detienen el crecimiento de las bacterias, pero no las matan", afirma Camille Goemans, becaria postdoctoral del grupo de Typas que comparte la primera autoría con Maier. "Nuestros experimentos demuestran que esta suposición no es cierta para aproximadamente la mitad de los microbios intestinales que estudiamos. La doxiciclina, la eritromicina y la azitromicina, tres antibióticos de uso común, mataron varias especies microbianas intestinales abundantes, mientras que otras sólo las inhibieron."
La matanza selectiva de microbios específicos por parte de las tetraciclinas y los macrólidos podría llevar a que estos microbios se perdieran inadvertidamente de la microbiota intestinal mucho más rápido que los microbios cuyo crecimiento sólo se inhibe, como demostraron los autores con comunidades microbianas sintéticas. Esto podría explicar los fuertes cambios en la microbiota que presencian algunos pacientes tratados con estos antibióticos.
Sin embargo, hay una forma de reducir el daño. "Ya hemos demostrado que los fármacos interactúan de forma diferente en las distintas especies bacterianas. Por ello, exploramos si un segundo fármaco podría enmascarar los efectos nocivos de los antibióticos sobre la abundante microbiota intestinal, pero permitir que los antibióticos mantuvieran su actividad contra los patógenos. Esto proporcionaría algo así como un antídoto, que reduciría los daños colaterales de los antibióticos en las bacterias intestinales", explicó Typas.
Los científicos combinaron los antibióticos eritromicina o doxiciclina con un conjunto de casi 1.200 productos farmacéuticos, para identificar fármacos que salvaran del antibiótico a dos especies bacterianas intestinales abundantes. De hecho, los investigadores identificaron varios fármacos no antibióticos que podrían rescatar a estos microbios intestinales y a otras especies relacionadas. Lo más importante es que la combinación de un antibiótico con un segundo fármaco protector no comprometía la eficacia de los antibióticos contra las bacterias patógenas.
Los experimentos de seguimiento indicaron que este enfoque podría funcionar también en el contexto de un microbioma natural. Con la ayuda de colaboradores, los científicos demostraron que la combinación de eritromicina con un antídoto mitigaba la pérdida de ciertas especies bacterianas intestinales abundantes en el intestino del ratón. Del mismo modo, los fármacos antídotos protegieron a los microbios del intestino humano de la eritromicina en comunidades bacterianas complejas derivadas de muestras de heces.
"Nuestro enfoque, que combina los antibióticos con un antídoto protector, podría abrir nuevas oportunidades para reducir los efectos secundarios nocivos de los antibióticos en nuestros microbiomas intestinales", concluyó Maier. "Ningún antídoto podrá proteger por sí solo todas las bacterias de nuestro intestino, sobre todo porque éstas difieren mucho de un individuo a otro. Pero este concepto abre la puerta al desarrollo de nuevas estrategias personalizadas para mantener sana nuestra microbiota intestinal."
Habrá que seguir investigando para identificar las combinaciones, dosis y formulaciones óptimas de los antídotos, y excluir los posibles efectos a largo plazo en el microbioma intestinal. En el futuro, el nuevo enfoque podría ayudar a mantener sano nuestro microbioma intestinal y reducir los efectos secundarios de los antibióticos en los pacientes, sin comprometer la eficacia de nuestros antibióticos como salvavidas.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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