Los animales del zoo dan lecciones sobre un microbioma saludable
Un estudio comparativo proporciona nuevos conocimientos sobre la pérdida de diversidad microbiana en el cuerpo humano
Desde hace algunos años, la investigación en ciencias de la vida y en medicina se centra en la cuestión de cómo los microorganismos que viven en y sobre un cuerpo influyen en los procesos vitales centrales y, por tanto, en la salud y la enfermedad de sus organismos huéspedes. Los científicos de la Universidad de Kiel, entre otros, han podido reunir numerosos indicios que sugieren que la colonización microbiana del cuerpo, el llamado microbioma, y el desarrollo de enfermedades están relacionados causalmente. Especialmente las enfermedades inflamatorias intestinales crónicas (EII) parecen estar estrechamente relacionadas con la composición y el equilibrio del microbioma. Junto con otras numerosas enfermedades denominadas ambientales, su incidencia ha aumentado considerablemente en las últimas décadas. Los investigadores ven una posible causa en el descenso masivo de la diversidad microbiana en el microbioma humano. El empobrecimiento del microbioma se debe presumiblemente al cambio radical de las condiciones de vida en la sociedad occidental, caracterizadas, entre otras cosas, por alimentos producidos industrialmente, medidas higiénicas exhaustivas, uso masivo de antibióticos y estilos de vida socialmente aislados. Los investigadores ven un gran potencial en las futuras intervenciones para restaurar un microbioma saludable. Los estudios comparativos del microbioma, tanto con sociedades humanas no occidentales como con animales, ofrecen pistas importantes para definir ese estado saludable.
Mediante el análisis de 368 muestras de heces de 38 especies animales diferentes, los investigadores de Kiel estudiaron la influencia de las relaciones de parentesco y las condiciones de vida externas en la composición del microbioma.
© Dr. Corinna Bang / A. Starke
Los investigadores de la Universidad de Kiel han analizado un total de 368 muestras de heces de 38 especies animales diferentes, desde rumiantes hasta primates, en un amplio análisis comparativo en el marco del Centro de Investigación Colaborativa (CRC) 1182 "Origen y función de los metaorganismos". Su objetivo era investigar la influencia de las relaciones evolutivas entre las distintas especies y las condiciones de vida externas en la composición del microbioma. Recogieron material de muestra en siete zoológicos alemanes y lo compararon entre sí y también con muestras humanas. Al determinar las especies microbianas que contenían mediante la secuenciación del genoma, pudieron caracterizar las diferentes composiciones del microbioma de las distintas especies animales. El equipo de investigación del Instituto de Biología Molecular Clínica (IKMB), dirigido por el profesor Andre Franke, descubrió que la abundancia de ciertas especies bacterianas está disminuyendo en algunas especies de monos, por ejemplo, pero también en los humanos, y que su microbioma parece ser menos diverso, presumiblemente en adaptación a los cambios en sus condiciones de vida. Los investigadores, que también forman parte de la unidad de investigación miTarget de la DFG, publicaron sus resultados en la revista BMC Microbiology.
El estilo de vida influye en el microbioma de humanos y animales
La composición del microbioma depende de muchos factores diferentes, como la dieta, las influencias ambientales o las relaciones filogenéticas entre los organismos huéspedes. Para garantizar la recogida de datos en condiciones controladas, los investigadores de Kiel obtuvieron muestras de animales que vivían en cautividad y se alimentaban según normas uniformes, entre otros, en zoológicos de Hamburgo, Berlín y Neumünster. Estas colaboraciones son de gran valor para la ciencia, ya que pueden proporcionar material de muestra de fácil acceso y, por tanto, importantes fuentes de datos para todo un espectro de cuestiones de investigación. En el trabajo actual, por ejemplo, el material recogido en los zoológicos constituye la base de un nuevo biobanco, que contiene especies microbianas completamente desconocidas y, por tanto, de gran interés científico. "Cuando analizamos los datos del microbioma, descubrimos en primer lugar que la geografía no parece tener una influencia importante en la colonización bacteriana del intestino, es en gran medida independiente de la ubicación", dice la primera autora, la Dra. Corinna Bang, jefa del laboratorio del microbioma en el IKMB. "En cambio, la filogenia, es decir, las relaciones evolutivas de los organismos vivos -y, por tanto, también su composición genética individual- desempeña básicamente el papel más importante en la composición del microbioma. Cuanto más emparentadas estén las distintas especies, más similar será su microbioma, ya que se ha desarrollado en gran medida de forma paralela durante largos periodos evolutivos", continúa Bang, miembro del CRC 1182.
Sin embargo, en determinadas circunstancias, este factor determinante se ve desplazado por los efectos de unas condiciones de vida especiales. Los investigadores del CRC 1182 pudieron arrojar luz sobre este aspecto cuando compararon los datos del microbioma de ciertas especies de monos africanos con los de monos de Sudamérica. Aunque están relativamente emparentados, sus estilos de vida son muy diferentes: En el caso de los animales africanos, viven en grandes comunidades sociales en el suelo; sus parientes sudamericanos, especialmente en los zoológicos, viven en los árboles en pequeños grupos relativamente aislados. Sorprendentemente, sus contrastados estilos de vida se reflejaron también en claras diferencias en la composición de sus respectivos microbiomas: "Las diferencias en el estilo de vida anulan, por tanto, la influencia de la relación relativamente estrecha en este caso. En concreto, esto significa que hay un marcado descenso de especies bacterianas individuales características en los monos sudamericanos en comparación con los animales africanos. Sospechamos que este descenso en la diversidad microbiana está relacionado con su estilo de vida, comparativamente de bajo contacto", continúa Bang.
En este aspecto, los investigadores de Kiel ven un importante paralelismo con el desarrollo del microbioma humano. "La pérdida de ciertas especies bacterianas del microbioma -especialmente Spirochaeta y Prevotella, que ayudan a digerir componentes alimenticios ricos en fibra y de origen vegetal- no sólo se observa en los simios sudamericanos, sino también en los humanos. Estos patrones consistentes apoyan la suposición de que el agotamiento del microbioma puede estar relacionado con el rápido cambio de las condiciones de vida del ser humano", subraya la Dra. Louise Thingholm, bioinformática del IKMB.
Promover un microbioma sano
Desde un punto de vista evolutivo, la transición a un estilo de vida industrial y urbano en el mundo occidental se ha producido en un periodo de tiempo muy corto en las últimas décadas. Una de las hipótesis de los investigadores es, por tanto, que las comunidades microbianas humanas -después de haber cambiado poco durante miles de años, como en el reino animal- ya no pudieron adaptarse a la aparición brusca del estilo de vida occidental. Esta sería una explicación plausible del drástico descenso de la diversidad microbiana con sus numerosas consecuencias para la salud. "Una tarea fundamental para la futura investigación sobre el microbioma será, por tanto, definir con precisión qué componentes de la colonización bacteriana original del organismo deben restablecerse para aliviar o prevenir determinadas enfermedades asociadas al microbioma", resume Franke, portavoz de miTarget, que también dirige un subproyecto en el CRC 1182. "En el futuro, podríamos realizar intervenciones dirigidas en el microbioma por medios terapéuticos. Pero será igual de importante promover un estilo de vida preventivo que permita una mayor diversidad microbiana en el intestino humano", continúa Franke. A pesar de las prometedoras perspectivas, la investigación está aún en pañales cuando se trata de identificar objetivos terapéuticos en el microbioma. Por otra parte, un estilo de vida favorable al microbioma ya es factible hoy en día y consiste esencialmente en mitigar los aspectos problemáticos del estilo de vida occidental permitiendo de nuevo un mayor contacto con los microorganismos de diversas maneras.
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Publicación original
Louise B. Thingholm, Corinna Bang, Malte C. Rühlemann, Annika Starke, Florian Sicks, Verena Kaspari, Anabell Jandowsky, Kai Frölich, Gabriele Ismer, Andreas Bernhard, Claudia Bombis, Barbara Struve, Philipp Rausch and Andre Franke; "Ecology impacts the decrease of Spirochaetes and Prevotella in the fecal gut microbiota of urban humans"; BMC Microbiology; First published 11. October 2021
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