Los microbios en tu intestino pueden ser aliados en la lucha contra los virus

Los microbiólogos están estudiando nuevas formas de combatir las infecciones virales, incluida la COVID-19, con las bacterias que ya viven en el intestino.

Publicado 3 de ago. de 2021 13:24 GMT-3
GutBiome

Escherichia coli, las varillas amarillas agrupadas sobre un sustrato púrpura.

Fotografía de MARTIN OEGGERLI NatGeo Image Collection

El estilo de vida parasitario de los virus los convierte en una némesis desafiante. Las líneas de defensa tradicionales, como los medicamentos antivirales y las vacunas, son difíciles de desarrollar, pueden producir efectos secundarios indeseables y pueden perder eficacia si el virus muta. Algunos científicos ahora están pensando otras opciones y señalan que no estamos solos en esta lucha. Los investigadores están probandosi trillones de microbios que viven en nosotros y sobre nosotros, conocidos colectivamente como microbioma humano (se hospedan en el cuerpo humano y lo necesitan para sobrevivir), se podrían incorporar al ejército del sistema inmunológico para ayudar a combatir a los invasores virales.

En las últimas décadas, los científicos han aprendido mucho sobre el microbioma intestinal, particularmente el componente bacteriano. Está bien establecido que las bacterias intestinales ayudan con la digestión y producen ciertos nutrientes. También parecen comunicarse con otras partes del cuerpo, como el cerebro, mediante señales químicas. Por ejemplo, las bacterias intestinales producen neurotransmisores como la serotonina que pueden regular el estado de ánimo o el estado mental. También pueden afectar el sistema inmunológico, que ha captado la atención de los investigadores de enfermedades infecciosas.

Una imagen de un microscopio electrónico de barrido de Escherichia coli, las varillas amarillas agrupadas sobre un sustrato púrpura.

Fotografía de MARTIN OEGGERLI

"Imagina microbios que impiden que un virus entre en una célula o se comunique con la célula y la conviertan en un lugar menos deseable para que el virus se establezca", dice Mark Kaplan, presidente del departamento de microbiología e inmunología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana. "Manipular esas líneas de comunicación podría brindarnos un arsenal para ayudar a tu cuerpo a combatir el virus de manera más eficaz".

La COVID-19, causada por el virus SARS-CoV-2, ha aumentado el interés en la posible conexión entre el microbioma de una persona y su capacidad para combatir una infección viral. La COVID-19 produce pocos o ningún síntoma en muchas personas, pero puede poner en peligro la vida de otras. Lo que impulsa estas respuestas dramáticamente diferentes a la infección por SARS-CoV-2 sigue siendo un misterio, pero nuevos estudios sugieren que el estado de la enfermedad del paciente el microbioma puede ser un factor contribuyente .

La COVID-19 suele empeorar en los ancianos, así como las personas de cualquier edad con afecciones preexistentes como obesidad, diabetes y cáncer. Estas afecciones médicas preexistentes también se han relacionado con diferencias en el microbioma de una persona. Y varios estudios preliminares han documentado microbiomas inusuales en pacientes hospitalizados con COVID-19. Si existe una fuerte conexión entre los microbios intestinales y la gravedad de COVID-19, es posible que se altere el microbioma para combatir el SARS-CoV-2 y otros virus.

"Si consideramos que las bacterias intestinales son las guardianes entre lo que comemos y nuestro cuerpo", dice Kaplan, "uno puede apreciar que algunos guardianes podrían ser más efectivos que otros para combatir a los intrusos".

¿Cómo ayuda el microbioma intestinal?

Cientos de diferentes especies de bacterias viven en el intestino. Esta comunidad contiene un estimado 40 billones de células, que es un poco más que la cantidad de células humanas que componen tu cuerpo. Este enorme colectivo puede ayudar a protegerse de los virus a través de tres mecanismos principales: construir un muro que bloquee a los invasores, desplegar armas avanzadas y brindar apoyo al sistema inmunológico.

Para comprender la primera línea de defensa, recuerda que tu intestino es como un tubo. En este tubo, los alimentos se descomponen para que se puedan absorber los nutrientes. Al mismo tiempo, se genera material de desecho que contiene bioquímicos nocivos y también están presentes patógenos que se consumieron inadvertidamente. Para mantener a los microbios que causan desechos y enfermedades en movimiento hacia la puerta de salida, las células de la pared interna del intestino producen una capa de moco protectora. Las bacterias intestinales parecen influir en la producción de esta importante barrera mucosa, que podría evitar que los virus del intestino lleguen a otras partes del cuerpo.

Pero cuando esta capa de moco se daña, el intestino puede tener fugas. Esto permite que los productos de desecho y los patógenos posiblemente peligrosos escapen a otros sistemas de órganos, donde pueden causar inflamación o infección perjudicial. "Es muy probable que los virus accedan a órganos distintos de los pulmones y el intestino a través de un intestino permeable", explica el microbiólogo Heenam Stanley Kim de la Universidad de Corea en Seúl.

Un intestino permeable también puede promover una enfermedad autoinmune. Como tal, algunos científicos han propuesto que las perturbaciones en el microbioma intestinal pueden estar relacionadas con la llamada "tormenta de citocinas", una respuesta inmune hiperactiva que se cree que es un potencial impulsor de un COVID-19 severo .

Además de los pulmones y el intestino, el virus del SARS-CoV-2 se ha detectado en el hígado, los riñones, el corazón y el cerebro.

Asimismo, está aumentando la evidencia de que los microbios del intestino pueden influir en la salud de los pulmones a través de la comunicación química. En los macacos, por ejemplo, los investigadores descubrieron que el SARS-CoV-2 alteró el microbioma intestinal al décimo día de la infección y algunos de los cambios persistieron después de 26 días. En particular, los macacos infectados mostraron una caída en las especies bacterianas que se sabe que producen ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que son moléculas importantes que pueden regular el sistema inmunológico. Los estudios en ratones han revelado que los SCFA producidos por los microbios intestinales viajan a través del torrente sanguíneo a otras áreas del cuerpo, incluidos los pulmones y protegen a los animales de los virus respiratorios .

El microbioma también podría combatir los virus mediante la producción de sustancias químicas que interfieren con el ciclo de vida viral. Por ejemplo, algunas bacterias producen toxinas llamadas bacteriocinas para combatir otras cepas de bacterias competidoras. Pero los estudios realizados en células cultivadas en laboratorio sugieren que estas bacteriocinas también pueden inhibir la actividad de ciertos virus. Las bacterias estreptomicetos fabrican una bacteriocina, llamada duramicina, que bloquea la entrada de los virus del Nilo Occidental, el dengue y el Ébola en sus células huésped. Otras bacteriocinas detienen la replicación de virus del herpes simple .

Una tercera forma en que el microbioma puede ayudar a combatir los virus es mediante el apoyo del sistema inmunológico. Un ensayo mostró que los sujetos que recibieron Lactobacillus  una bacteria que se encuentra comúnmente en los alimentos fermentados y en el yogur, junto con una vacuna de refuerzo contra la poliomielitis produjeron una neutralización de los anticuerpos del virus de la poliomielitis a una tasa más alta .

Otro estudio, dirigido por el inmunólogo Dennis Kasper, del Instituto Blavatnik de la Facultad de Medicina de Harvard, mostró que las bacterias intestinales conocidas como Bacteroidetes desencadenan células inmunes intestinales para liberar interferones. Los interferones son factores clave que aumentan la respuesta del cuerpo a los virus y ayudan a eliminar las células infectadas. Cuando el microbioma se vuelve anormal o disbiótico, nuestras defensas inmunológicas pueden verse comprometidas. “Los bacteroidetes constituyen alrededor del 40 al 50 por ciento de las más de 200 especies microbianas en el intestino de la mayoría de nosotros”, dice Kasper. "Cuando las personas son disbióticas y no tienen este equilibrio normal de microbios, son más susceptibles a diversas enfermedades".

"Quizás en personas disbióticas con menor cantidad de estos Bacteroidetes en el intestino", agrega Kasper, "hay menos resistencia cuando se encuentra con un virus y, por lo tanto, una infección más grave".

"Hackear" el microbioma

Dada la creciente evidencia del papel del microbioma en el fortalecimiento del sistema inmunológico para combatir los virus, los investigadores están explorando cómo traducir estos descubrimientos en terapias y diagnósticos.

Dado que ciertas especies de bacterias en el intestino se han relacionado con peores resultados durante la infección viral, algunos investigadores han propuesto utilizar estas bacterias como "biomarcadores" o indicadores de diagnóstico. Por ejemplo, la microbióloga Ana Maldonado-Contreras de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts informó recientemente en la investigación preliminar de que la Enterococcus faecalis, bacteria intestinal también relacionada con la inflamación crónica, es una predictor confiable de la COVID-19 . Maldonado-Contreras dice que las pruebas de esta especie bacteriana "podrían ser un medio eficaz para identificar a los pacientes que tienen más probabilidades de desarrollar una forma grave de infección que requiere mayor atención e intervención clínica".

En términos de tratamiento, los investigadores han logrado un éxito notable en el trasplante de un microbioma sano a un paciente con uno no saludable. El procedimiento se llama trasplante de microbiota fecal y actualmente está aprobado solo para el tratamiento de casos de colitis bacteriana causados por la infección por Clostridium difficile (CDI). El trasplante de microbiota fecal cura con éxito a más del 90 por ciento de los pacientes con CDI, lo que sugiere que otras enfermedades también pueden tratarse con esta técnica. "Si la salud intestinal afecta el pronóstico de COVID-19, deberíamos aprovecharlo para una mejor gestión y prevención de la enfermedad", argumenta Kim. "Sugiero que el trasplante de microbiota fecal se puede considerar cuidadosamente al menos para los pacientes que tienen un mal pronóstico".

Otra forma innovadora de la alteración del microbioma puede ser a través de los bacteriófagos, virus que infectan y matan determinadas especies de bacterias. En teoría, se podrían administrar bacteriófagos a los pacientes para eliminar las especies bacterianas del microbioma que obstaculizan la capacidad del sistema inmunológico para combatir las infecciones virales. En otras palabras, un virus dirigido a bacterias se usaría para combatir un virus que infecta células humanas al alterar las bacterias que viven en el intestino humano.

En lugar de remodelar el microbioma, algunos investigadores prefieren un enfoque más refinado. Si se pudieran identificar las moléculas beneficiosas producidas por una determinada especie de bacterias intestinales, es posible que pudieran fabricarse y empaquetarse en una pastilla.

Por ejemplo, las bacterias Bacteroidetes, mencionadas anteriormente, tienen una molécula específica en su superficie celular llamada glicolípido que hace que las células inmunes intestinales liberen interferones antivirales. “Un potencial interesante de nuestro descubrimiento es que el glicolípido que induce el interferón tipo I puede sintetizarse y potencialmente usarse de manera profiláctica en individuos en riesgo”, dice Kasper. Su equipo probó esta idea y descubrió que los ratones podrían protegerse de una infección viral mediante agregando este glicolípido bacteriano en su agua potable.

La forma en que el microbioma interactúa con los virus es compleja. La mayoría de los estudios se han centrado en la rama bacteriana de nuestro microbioma, dejando en gran parte sin examinar las contribuciones de hongos intestinales, protozoos, bacteriófagos y otros virus. Pero la investigación adicional promete revelar nuevas estrategias terapéuticas que podrían explotarse en la batalla contra las enfermedades infecciosas.

Cultivar un microbioma saludable

Dado que el conocimiento del microbioma intestinal aún está en su infancia, algunos argumentan que es prematuro sacar conclusiones firmes sobre su papel en la lucha contra infecciones virales como la COVID-19.

El microbiólogo Jonathan Eisen, director del programa de investigación especial de microbiomas de la Universidad de California, Davis, advierte que se requiere más investigación. "Me preocupan las afirmaciones sobre un posible papel causal del microbioma en el riesgo de infección por COVID-19 y la gravedad sin evidencia de tal papel causal". Hasta la fecha, solo se han observado correlaciones entre la infección por COVID-19, los marcadores de inflamación y el microbioma, dice Eisen. El desafío consiste en determinar qué factor podría causar estas correlaciones; por ejemplo, podrían ser impulsadas por cambios en la dieta que ocurren cuando alguien se enferma o podrían deberse a la respuesta inmune a infectarse. "Pero en este momento no podemos concluir que el microbioma haya desempeñado un papel directo en los problemas relacionados con la COVID".

También es difícil proporcionar directivas precisas sobre cómo aumentar el microbioma para resistir la infección viral. El microbioma de cada persona es diferente, poblado a través de una compleja combinación de influencias genéticas, dietéticas y ambientales. Sin embargo, existe un consenso general de que una dieta rica en prebióticos y probióticos, junto con el ejercicio regular, ayuda a promover un microbioma saludable y protege contra el intestino permeable.

Los prebióticos son un tipo de fibra y solo se encuentran en plantas o ciertos suplementos. Los alimentos ricos en fibra incluyen alcachofas, espárragos, cebollas, frijoles y bayas. “Los prebióticos han sido bien estudiados y se ha demostrado que mejoran la integridad intestinal”, dice el periodista médico Scott Anderson, autor de The Psychobiotic Revolution.  Los alimentos probióticos contienen bacterias vivas o levadura que son beneficiosas para la salud digestiva; incluyen alimentos fermentados como kéfir, chucrut, kimchi y yogur.

En términos de ejercicio, los estudios en ratones han demostrado que el ejercicio reduce la inflamación y promueve la integridad intestinal. “Se sabe que el ejercicio mejora los niveles de AGCC al equilibrar la microbiota, que ayuda a nutrir y a curar las células que recubren el intestino”, agrega Anderson. Eso, a su vez, podría prevenir las complicaciones de una infección viral causada por un intestino permeable.

Kim espera que estos nuevos estudios ayuden a motivar a las personas a cuidar adecuadamente sus microbios para protegerse contra infecciones y enfermedades inflamatorias crónicas. "Aumentar la fibra en nuestra dieta es una forma eficaz de mejorar el microbioma intestinal y puede ayudar a un mejor manejo y prevención contra la COVID-19 ahora y también de enfermedades crónicas a lo largo de la vida".

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