Disbiosis en la génesis de diabetes mellitus

Resumen

Se denomina microbioma al conjunto de microorganismos autóctonos que se encuentran en contacto con un hospedero, ya sea en la piel, mucosas, intestino y otros órganos corporales, que juegan un papel importante en la fisiología durante la salud y en el desarrollo de enfermedades de diversas índoles. Sin embargo, esta influencia depende en gran medida de su constitución, cantidad y diversidad involucrada, así como en la alimentación del hospedero e incluso las condiciones ambientales que circundan al individuo.

La alteración de la microbiota produce un estado llamado disbiosis, en la cual se modifica la composición, número y función en el área en la que se produce esta condición. La disbiosis puede llegar a ser responsable de la aparición de un estado patológico. Entre las condiciones que producen disbiosis se incluyen desnutrición marcada, estrés oxidativo, alteraciones metabólicas o inmunológicas, entre otras.

Entre las patologías más frecuentes que se presentan en un estado de disbiosis se encuentran la diabetes mellitus, síndrome de intestino irritable, enfermedad de Crohn, desórdenes neurológicos, trastornos metabólicos, enterocolitis necrosante o cáncer.     

Las terapéuticas de la disbiosis se enfocan en mantener las condiciones favorables de la microbiota y en su caso favorecer su replicación. La dieta juega un papel importante para su regulación desde el nacimiento y durante todas las etapas de vida.

Palabras clave: microbioma, disbiosis, diabetes mellitus  

 

Abstract

The term microbiome refers to the collection of indigenous microorganisms that are in contact with a host, whether on the skin, mucous membranes, intestines, and other bodily organs, which play a significant role in physiology during health and in the development of various diseases. However, this influence depends largely on its composition, quantity, and diversity, as well as the host's diet and even the environmental conditions surrounding the individual.

The alteration of the microbiota leads to a condition called dysbiosis, in which the composition, number, and function in the affected area are modified. Dysbiosis can be responsible for the development of a pathological condition. Conditions that can lead to dysbiosis include severe malnutrition, oxidative stress, metabolic or immunological disorders, among others.

Common pathologies associated with dysbiosis include diabetes mellitus, irritable bowel syndrome, Crohn's disease, neurological disorders, metabolic disorders, necrotizing enterocolitis, and cancer.

Therapies for dysbiosis focus on maintaining favorable microbiota conditions and, when necessary, promoting replication. Diet plays a significant role in its regulation from birth and throughout all stages of life.

Keywords: microbiome, dysbiosis, diabetes mellitus.

Microbioma

Las comunidades microbianas han evolucionado con los humanos y nuestros antepasados durante millones de años y habitan todas las superficies internas y externas del cuerpo humano. Lugares específicos del tracto respiratorio contienen comunidades bacterianas especializadas que juegan un papel importante para mantener la salud humana. En la última década, la secuenciación de nueva generación ha aportado grandes avances en nuestra comprensión de las posibles funciones de la microbiota residente. Hasta ahora, la investigación se ha centrado en la microbiota intestinal y en los metabolitos derivados de ella y su influencia en el metabolismo y la inmunidad del huésped; sin embargo, existen otros sitios corporales en los que también se instala una microbiota localizada.¹

En contraste con la idea ampliamente aceptada de que se nace estéril, se ha sugerido en fechas recientes que los bebés adquieren microorganismos en el útero, aunque esta teoría es aun controvertida. En cualquier caso, la transferencia de anticuerpos maternos y moléculas microbianas en el útero influye notablemente en el desarrollo inmunitario posnatal. Esto, a su vez, prepara al recién nacido para la importante exposición a microorganismos que se produce tras el nacimiento. Durante las primeras horas de vida, un amplio rango de microorganismos puede detectarse en neonatos sanos a término. Al principio, estos microorganismos son inespecíficos y se supone que son de origen materno.¹

El microbioma está formado por diversas bacterias, arqueas, hongos, protozoos e incluso virus. Se han podido aislar al menos 800 especies bacterianas diferentes en el intestino de seres humanos sanos, además de miembros del conjunto de virus que habitan en el intestino (viroma) que han sido identificados recientemente. Estas arqueas, bacterias, hongos y virus que la forman se identificaban en un inicio como patógenos, pero con el paso del tiempo se han vuelto parte del organismo y se ha visto que determinan el estado de salud y de enfermedad del individuo. Se ha especulado que hay una gran cantidad de microorganismos del cuerpo que, incluso, rebasan el número de células propias del mismo.²

La microbiota más conocida y estudiada es la que se encuentra presente en el intestino; sin embargo, existe microbiota en el sistema respiratorio, piel, mucosas oral o vaginal, mama, sistema nervioso, riñón, entre otros.²

El contenido microbiano del tracto gastrointestinal de los lactantes tiene una composición sencilla y estructurada, en la que predominan las bifidobacterias. La composición y la prevalencia de diversas especies bacterianas dependen de muchos factores, tales como la alimentación materna durante el embarazo, el modo de parto (parto normal o cesárea) y el tipo de alimentación (lactancia materna o sustitutos de la leche).²

No obstante, la composición del microbioma cambia continuamente con la edad. La comparación de la composición del microbioma en lactantes y en niños de 4 años reveló la reducción de la población de Proteobacteria y Actinobacteria acompañada del aumento de Firmicutes y Bacteroidetes en el intestino de los niños mayores.²

En general, como la funcionalidad del microbioma difiere entre los lactantes y los adultos, los perfiles microbianos se adaptan. Por ejemplo, mientras que en el intestino de los lactantes predomina la microbiota en el metabolismo de aminoácidos y vitaminas, en el intestino del adulto estos microbios son sustituidos poco a poco por la microbiota que participa en metabolismo de las grasas.²

También se ha observado que la composición de la microbiota puede verse influida por la ubicación geográfica, por diferencias ambientales (p. ej., la temperatura ambiental y las fuentes de agua) y culturales (p. ej., tipo y disponibilidad de dieta, deporte, estilo de vida y estrés).²

El conjunto de bacterias que coloniza el tracto gastrointestinal se denomina "microbiota intestinal" y ha evolucionado con el hospedero a lo largo de miles de años para formar una relación intrincada y mutuamente beneficiosa. Se calcula que el número de microorganismos que habitan en el tracto gastrointestinal supera los 10¹⁴, lo que supone 10 veces más células bacterianas que el número de células humanas y más de 100 veces la cantidad de contenido genómico (microbioma) que el genoma humano. Sin embargo, se ha sugerido que la proporción de células humanas/bacterianas es en realidad más cercana a 1:1. Como resultado del gran número de células bacterianas en el cuerpo, el hospedero y los microorganismos que lo habitan suele denominarse como un "superorganismo”.³

La microbiota ofrece muchos beneficios al huésped a través de una serie de funciones fisiológicas como reforzar la integridad del intestino o dar forma al epitelio intestinal, obtener energía, proteger contra patógenos y regular la inmunidad del hospedero; sin embargo, estos mecanismos se ven perturbados por una composición microbiana alterada, lo que se conoce como disbiosis. Cada vez se desarrollan métodos más sofisticados para perfilar y caracterizar ecosistemas complejos de la microbiota en un gran número de enfermedades intestinales y extraintestinales.³

El eje microbiota-intestino-cerebro

Tras décadas de investigación, se ha establecido una fuerte conexión entre el intestino y el cerebro modulada por neuronas, neurotransmisores, hormonas y mediadores inmunitarios. Recientemente, la atención se ha centrado en la microbiota intestinal y se sugiere que algunos microorganismos intestinales (la mayor cantidad de información procede de estudios de bacterias) pueden estar relacionados con la memoria, el aprendizaje, el estrés y el estado de ánimo e incluso con el neurodesarrollo mental y trastornos neurodegenerativos.⁴

Se reconoce que la dieta es un determinante de la composición de las poblaciones microbianas intestinales que influye en el tiempo de tránsito intestinal y en las condiciones ambientales del intestino y determina de forma crítica el suministro de sustratos para el crecimiento microbiano.⁴

La microbiota intestinal puede tener tanto un mediador del efecto de la dieta como un efecto modificador de la respuesta metabólica a la dieta. En el caso de que la microbiota actúe como mediadora, la intervención dietética actúa directamente sobre ella, modificando su composición y función. En cambio, como modificador, el efecto de la dieta sobre el metabolismo depende de la microbiota, pero el efecto no se debe a cambios inducidos por la dieta en la misma.⁴

Así pues, la microbiota intestinal es modificable por la dieta y sus componentes específicos y esta también desempeña un papel fundamental en la formación de la composición y actividad de la microbiota desde el nacimiento, lo que repercute en la salud a lo largo de toda la vida.⁴

Disbiosis

Los cambios fisiopatológicos de la microbiota intestinal humana durante el envejecimiento aceleran o agravan las enfermedades neurodegenerativas, el síndrome metabólico, la susceptibilidad a las infecciones y otras enfermedades que afectan a la calidad de vida de la población que envejece. Aunque el proceso de envejecimiento es universal, progresivo, gradual e inexorable, la gestión del envejecimiento dirigida a la microbiota intestinal humana requiere un nuevo enfoque para promover la salud y combatir el envejecimiento. La modulación eficaz de la microbiota intestinal humana, se ha convertido en una forma novedosa de garantizar la salud activa de las personas mayores.⁵

Varios factores exógenos y endógenos afectan a la composición microbiana del intestino. Los efectos resultantes van de transitorios a duraderos y pueden ser desde inofensivos hasta perjudiciales. A menudo, un solo factor no es suficiente para inducir una disbiosis, ya que la microbiota intestinal tiene una capacidad intrínseca de adaptación a las variaciones en la disponibilidad de nutrientes y a las condiciones ambientales. En cambio, la acción combinada de varios factores puede llevar a los grupos microbianos a un punto de inflexión, que acaba estallando en grandes cambios de importancia patológica. Los principales factores que influyen en la composición de la microbiota intestinal son la dieta, fármacos, la mucosa intestinal, el sistema inmunitario y el sistema inmunitario intestinal y la propia microbiota. Los cambios moderados en la composición microbiana pueden dar pie a que otros factores agravantes que amplifiquen los cambios en grupos bacterianos específicos hasta el punto del desequilibrio. El estrés oxidativo, los bacteriófagos y las bacteriocinas son factores típicos que exacerban los cambios de la microbiota hasta el punto de la disbiosis.⁶

El umbral necesario para desencadenar la disbiosis depende en gran medida de los grupos bacterianos afectados. Los cambios amplios en los principales filos Bacteroidetes y Firmicutes pueden permanecer sin consecuencias patológicas, mientras que el aumento de las cantidades de grupos marginales puede causar estragos. Por ejemplo, las Enterobacteriaceae, que representan normalmente una fracción menor de la microbiota intestinal, pueden expandirse con rapidez de forma consecutiva a cambios en las condiciones oxidativas del intestino, como los que se producen durante la inflamación. Debido a la pirogenicidad de los lipopolisacárido (LPS) de Enterobacteriaceae, el crecimiento de esta familia bacteriana suele intensificar la respuesta inflamatoria en curso.⁶

Disbiosis y diabetes

La prevalencia de la diabetes está aumentando en todo el mundo y es una de las emergencias sanitarias internacionales de más rápido crecimiento en el siglo XXI. La diabetes mal controlada puede tener importantes repercusiones en la morbimortalidad, incluyendo el factor de riesgo de desarrollar ictus, disfunción renal, amputación de piernas, enfermedades cardiovasculares, pérdida de visión y neuropatía. Los costos económicos de la diabetes también pueden ser muy elevados debido a los costos médicos directos para las personas, las familias y la asistencia de salud, así como por la pérdida de trabajo y salarios.⁷

Las estrategias para controlar la diabetes suelen incluir actividad física regular, dejar de fumar mantener un peso corporal saludable y una dieta sana. Además, las intervenciones nutricionales en el tratamiento de la diabetes pueden implicar la reducción de calorías y aumentar el contenido de fibra de la dieta.⁷

La disbiosis de la microbiota intestinal puede condicionar trastornos cardiovasculares, neuronales, inmunitarios y metabólicos por su influencia en el metabolismo de los ácidos biliares, el estado inflamatorio, la resistencia a la insulina y la secreción de incretinas. Esto puede conducir a la aparición de obesidad, síndrome metabólico y diabetes mellitus tipo 2 a través de la disminución de la tolerancia a la glucosa y la resistencia a la insulina. La microbiota intestinal es un factor importante en la inflamación sistémica crónica secundaria a la endotoxemia causada por la liberación de endotoxinas tras la muerte bacteriana. Aunque todavía se está investigando la relación entre la microbiota intestinal y la aparición y progresión de la diabetes, hasta la fecha varios estudios se han centrado en la fisiopatología de la diabetes y pocos de ellos han investigado el papel de la microbiota intestinal en las complicaciones dibéticas.⁸

En conclusión, la microbiota juega un papel importante en el mantenimiento de estado de salud del organismo, ya que participa en diversas actividades fisiológicas que persisten en la homeostasis; sin embargo, su alteración puede conducir a diversas enfermedades crónicas o agudas, tales como enfermedades cardiacas, neurológicas, inmunológicas o metabólicas. De estas últimas, la diabetes mellitus ocupa un lugar importante, ya que representa un gran problema de salud pública en diferentes países, incluyendo el nuestro, de ahí la importancia de considerar el rol de la microbiota en la etiología de este padecimiento

 

Referencias

1.     Ho Man W, de Steenhuijsen W, Bogaert D. The microbiota of the respiratory tract: gatekeeper to respiratory health. Nat Rev Microbiol 2017;15(5):259-270.

2.     El-Sayed A, Aleya L, Kamel M. Microbiota's role in health and diseases. Environ Sci Pollut Res Int 2021;28(28):36967-36983.

3.     Thursby E. Juge N. Introduction to the human gut microbiota. Biochem J 2017;474(11):1823-1836.

4.     Chakrabarti A, Geurts L, Hoyles L et al. The microbiota-gut-brain axis: pathways to better brain health. Perspectives on what we know, what we need to investigate and how to put knowledge into practice. Cell Mol Life Sci 2022;79(2):80.

5.     Ling Z, Liu X, Cheng Y et al. Gut microbiota and aging. Crit Rev Food Sci Nutr 2022;62(13):3509-3534.

6.     Weiss GA, Hennet T. Mechanisms and consequences of intestinal dysbiosis. Cell Mol Life Sci 2017;74(16):2959-2977.

7.     Ojo O. Recent Advances in Nutrition and Diabetes. Nutrients 2021;13(5):1573.

8.     Iatcu C, Steen A, Covasa M. Gut Microbiota and Complications of Type-2 Diabetes. Nutrients 2022;14:166