Estudios del microbioma intestinal vinculan la composición bacteriana con resultados de salud y factores genéticos

Un amplio estudio internacional dirigido por investigadores de la University of Cambridge ha identificado un grupo poco conocido de bacterias intestinales que parece aparecer con mucha mayor frecuencia en personas sanas. El grupo, denominado CAG-170, se encontró de forma sistemática en niveles más altos en individuos sin enfermedad crónica.

Mediante técnicas computacionales avanzadas, el equipo buscó la huella genética de CAG-170 en muestras del microbioma intestinal de más de 11.000 personas de 39 países. Los individuos sanos tenían más de estas bacterias que las personas con afecciones como enfermedad inflamatoria intestinal, obesidad y síndrome de fatiga crónica. El conjunto de datos incluyó personas sanas, así como personas diagnosticadas con 13 enfermedades diferentes, entre ellas enfermedad de Crohn, cáncer colorrectal, enfermedad de Parkinson y esclerosis múltiple.

CAG-170 solo se conoce por su firma genética. Los científicos no han podido cultivar la mayoría de estas bacterias en el laboratorio, lo que ha dificultado su estudio directo. Un análisis genético adicional mostró que CAG-170 tiene la capacidad de producir grandes cantidades de vitamina B12. También porta enzimas que ayudan a descomponer carbohidratos, azúcares y fibras en el intestino.

Los investigadores creen que la vitamina B12 producida por CAG-170 probablemente respalda a otras bacterias intestinales beneficiosas, en lugar de beneficiar directamente a la persona que la alberga. En otras palabras, estos microbios pueden ayudar a mantener el equilibrio dentro del ecosistema intestinal más amplio. El estudio se publicó en la revista Cell Host & Microbe.

En un segundo análisis, los científicos examinaron la composición completa del microbioma intestinal de más de 6.000 individuos sanos para identificar qué especies parecían más capaces de estabilizar el ecosistema intestinal. Una vez más, CAG-170 se situó como el grupo más consistentemente vinculado a la salud. Un tercer análisis se centró en personas con disbiosis, una condición en la que el microbioma intestinal se desequilibra. Niveles más bajos de CAG-170 se asociaron con una mayor probabilidad de disbiosis.

Esta investigación se basa en un esfuerzo previo para elaborar una biblioteca de referencia detallada de genomas microbianos presentes en el intestino humano. Ese recurso, conocido como el 'Unified Human Gastrointestinal Genome catalogue', cartografía los planos genéticos de los microbios que viven dentro de nosotros. El trabajo identificó más de 4.600 especies bacterianas que habitan el intestino. De forma notable, más de 3.000 de ellas nunca se habían documentado allí antes, lo que pone de relieve cuánto del microbioma sigue sin explorarse.

En un estudio aparte sobre la recuperación ortopédica, se recogieron muestras de heces de mujeres posmenopáusicas en el periodo basal preoperatorio y a las 6 semanas del postoperatorio. El perfil microbiano se realizó mediante secuenciación del gen 16S rRNA en la plataforma Illumina MiSeq, y el procesamiento de datos y el análisis taxonómico se llevaron a cabo con QIIME2. Los resultados revelaron cambios temporales significativos en la composición microbiana intestinal durante el periodo de recuperación.

La diversidad bacteriana varió entre los distintos momentos, y Firmicutes y Bacteroidetes se identificaron como los filos dominantes. Una mayor abundancia de estos taxones se asoció de manera sólida con mejores resultados funcionales y una recuperación más rápida. En cambio, niveles elevados de Proteobacteria y Escherichia se vincularon con una cicatrización retrasada y un peor rendimiento clínico. El modelo predictivo alcanzó una precisión del 85%, lo que demuestra la solidez de las firmas del microbioma intestinal como indicadores de la recuperación postoperatoria.

Por su parte, el mayor estudio de asociación del genoma completo (GWAS) hasta la fecha que analiza los vínculos entre la genética humana y las especies microbianas presentes en el intestino ha identificado y replicado 11 variantes genéticas que moldean la composición del microbioma intestinal, nueve de las cuales se han informado por primera vez. Dos estudios consecutivos, publicados en Nature Genetics, destacan el papel que pueden desempeñar los genes implicados en la fisiología intestinal en la configuración del microbioma.

Los investigadores analizaron datos genéticos y bacterias intestinales de más de 16.000 adultos en cuatro estudios poblacionales suecos. Esto les permitió identificar un total de 15 variantes genéticas en ocho genes que se asociaron de forma significativa con 14 especies bacterianas comunes. Un estudio de replicación realizado en una cohorte noruega de más de 12.000 personas confirmó los hallazgos iniciales para 11 variantes genéticas en seis genes.

Dos de los genes identificados ya se habían descrito y replicado en estudios GWAS previos. Se trataba del LCT gene, que codifica la enzima lactasa, la cual descompone la lactosa durante la digestión, y del ABO gene, que codifica una enzima glicosiltransferasa que determina los oligosacáridos presentes en la superficie celular.

Entre las nueve variantes genéticas recién halladas había genes que codifican sensores de ácidos grasos producidos por la microbiota, genes implicados en el metabolismo de los ácidos biliares y variantes que determinan la composición de la capa mucosa que recubre el intestino. Algunas de estas variantes genéticas se vincularon al riesgo de intolerancia al gluten, hemorroides y enfermedades cardiovasculares, lo que sugiere que los cambios en la composición de las bacterias intestinales podrían ofrecer una vía para comprender mejor cómo los riesgos genéticos afectan a la salud.