Cómo responde el microbioma intestinal a los antibióticos
Los antibióticos afectan a la composición y la dinámica del microbioma intestinal. El tratamiento con antibióticos no sólo conlleva una pérdida de biodiversidad de microorganismos, sino que también suele favorecer la selección de cepas de bacterias resistentes. No está claro cómo responde el microbioma a la terapia antibiótica repetida. En un estudio preclínico, un equipo internacional de investigación dirigido por dos científicos del DZIF utilizó análisis del metagenoma y del cultivo para identificar los mecanismos evolutivos que contribuyen a la resistencia de la comunidad microbiana tras la administración repetida de antibióticos. El estudio se ha publicado ahora en la prestigiosa revista científica Cell Host & Microbe.
Ilustración de la investigación sobre el microbioma descrita: ratón sin gérmenes como modelo animal, placas de agar con cultivos de bacterias aisladas del intestino y tiras reactivas de antibióticos y plaquetas, y la representación de una comparación de secuencias de ADN.
Bärbel Stecher, Max von Pettenkofer Institute, LMU Munich
El microbioma intestinal de cada persona contiene una comunidad específica de microorganismos que normalmente permanece estable durante años. Sin embargo, puede desequilibrarse por factores como cambios en la dieta, infecciones o medicamentos. Los antibióticos, en particular, influyen mucho en el microbioma. En respuesta, los microorganismos emplean diversos mecanismos de resistencia, y las poblaciones bacterianas individuales evolucionan mediante la selección de variantes resistentes a los antibióticos. Sin embargo, el alcance y los mecanismos de estos procesos y su impacto en la ecología de la comunidad microbiana son poco conocidos.
En un exhaustivo estudio metagenómico, los científicos del DZIF Bärbel Stecher y Alice McHardy, junto con un equipo de investigación internacional, investigaron la evolución de las bacterias intestinales expuestas a repetidas alteraciones por antibióticos. Para ello, utilizaron un modelo de ratón gnotobiótico, es decir, ratones mantenidos libres de gérmenes y colonizados de forma estable con un consorcio conocido de bacterias. Este modelo permite estudiar la evolución de los distintos miembros de la comunidad en el huésped natural en condiciones bien definidas y controlables. A continuación, los investigadores analizaron los efectos de distintas clases de antibióticos en el microbioma durante un periodo de 80 días. Mediante análisis metagenómicos, siguieron la selección de posibles mutaciones promotoras de resistencia a los antibióticos en las poblaciones bacterianas y, posteriormente, analizaron las características de los clones bacterianos evolucionados aislados de las comunidades.
"Pudimos rastrear cómo la terapia antibiótica repetida conduce a la selección de bacterias comensales resistentes a los antibióticos, lo que al cabo de un tiempo aumenta la resistencia de la comunidad microbiana a ciertos antibióticos como las tetraciclinas. Además de la adaptación del microbioma a través de la evolución de microorganismos individuales, también encontramos pruebas del desarrollo de resistencia de bacterias individuales a través de la ralentización del crecimiento celular. El microbioma se adapta al tratamiento, por así decirlo, y es más capaz de resistirlo", afirma Bärbel Stecher, coordinador del área de investigación de Infecciones Gastrointestinales del Centro Alemán de Investigación de Infecciones (DZIF) y catedrático de Microbiología Médica e Higiene del Instituto Max von Pettenkofer de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich (LMU).
Además, el equipo de investigación observó una inducción de profagos desencadenada por el tratamiento con determinados antibióticos. En este proceso, los bacteriófagos lisogénicos -cuyos genomas se integran en los genomas bacterianos- se activan, proliferan y lisan las células huésped liberando nuevas partículas virales. "Este es un ejemplo de cómo los antibióticos también pueden afectar indirectamente a la supervivencia bacteriana", afirma Philipp Münch, primer autor del estudio.
En conjunto, el estudio muestra una inmensa diversidad en la respuesta del microbioma a los tratamientos antibióticos. Esto incluye, por ejemplo, efectos ecológicos como la inhibición de un microorganismo por la eliminación de una bacteria "socia" importante en la red metabólica del ecosistema intestinal.
"Debido a esta gran complejidad de respuestas directas e indirectas, es difícil predecir qué especies se verán afectadas por el tratamiento con un antibiótico, incluso en modelos animales gnotobióticos con una comunidad definida de microorganismos", resume la profesora Alice McHardy, coordinadora adjunta de Bioinformática y Aprendizaje Automático del DZIF y jefa del Departamento de Biología Computacional para la Investigación de Infecciones del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones, institución miembro del DZIF.
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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