Demuestran que las bacterias intestinales sirven para clasificar el efecto de diferentes enfermedades

Universidad de València | martes, 31 de marzo de 2015

Dos estudios coliderados por investigadores de la Universitat de València y la Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunidad Valenciana (Fisabio) demuestran, por primera vez, que es posible cuantificar y clasificar el efecto que diferentes enfermedades tienen en la actividad de las bacterias intestinales. Parte de los investigadores participantes en estos estudios forman parte del CIBERESP, dentro del grupo que lidera Andres Moya en la Universidad de València.

Los resultados, que han sido publicados en las revistas ‘Scientific Reports’ e ‘ISME Journal’ del grupo ‘Nature’, ponen de relieve que diferentes fisiopatologías -lupus, diarrea infecciosa y obesidad- pueden segregarse en base a la composición de las especies químicas que componen el tracto gastrointestinal. Esta diferenciación no se aprecia cuando se analizan las poblaciones microbianas, tal y como se venía haciendo hasta la fecha.

La flora intestinal humana, conocida como microbiota, puede considerarse como un órgano adicional en el cuerpo. Está formada por millones de bacterias que interaccionan entre sí y con el organismo, en consecuencia, afectan a su funcionamiento y salud. Se sabe que múltiples trastornos intestinales como la enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa, y enfermedades como la obesidad, el cáncer y enfermedades autoinmunes, pueden causar cambios en la composición de las bacterias intestinales.

Sin embargo, tales cambios se han encontrado también al examinar individuos sanos con diferente edad, localización geográfica, dietas o tratamientos con antibióticos. Por lo tanto, hasta hoy no se había esclarecido claramente qué enfermedades producen o no las mismas o diferentes alteraciones en la microbiota alterada y si en base a ello es posible clasificar diferentes enfermedades. Además, tampoco se sabía si en presencia de múltiples enfermedades o físiopatologías alguna de ellas domina a la hora de inducir cambios gastrointestinales. “Definir tales cambios es importante ya que de estos puede depender no solo la progresión de la enfermedad, sino también de nuestra salud”, explica el catedrático de Genética de la Universitat de València e investitgador del CIBERESP Andrés Moya.

El lupus es un factor dominante frente a la obesidad

Los investigadores han analizado por primera vez la composición y diversidad de especies químicas producidas por las bacterias intestinales, lo que se conoce como metaboloma, en varios grupos de pacientes. Un primer grupo lo formaban pacientes que tienen lupus, una enfermedad reumática sistémica y crónica. Un segundo grupo lo formaban pacientes que tienen diarrea infecciosa causada por la bacteria patógena ‘Clostridium difficile’. Finalmente, un tercer grupo lo formaban individuos sanos. Para ello, los investigadores procedieron a la separación de las bacterias del material fecal y la extracción y análisis por espectrometría de masas de última generación de los metabolitos bacterianos.

El estudio sugiere que en personas sanas que no sufren ninguna enfermedad, el índice de masa corporal y, por tanto de obesidad, es el factor diferenciador “independientemente de la edad o de cualquier otro parámetro. Es decir, una persona sana delgada tiene una composición y diversidad de especies químicas bacterianas muy diferentes a la de una obesa”, apuntan los investigadores. El cambio en el metabolismo intestinal se produce a un valor de índice de masa corporal de aproximadamente 25 kg/m2. Esto no ocurre con los pacientes que tienen lupus. Así, todos ellos tienen un perfil metabólico gastrointestinal diferenciado al de los individuos sanos, independientemente de su índice de masa corporal e historial clínico.

Claramente, el lupus eritematoso es un factor dominante frente a la obesidad a la hora de su influencia en la actividad de las bacterias intestinales, detalla el investigador Moya, también miembro de la Unidad de Investigación mixta de la Universitat de València y Fisabio. En consecuencia, una persona con lupus delgada y otra obesa tienen similar composición y diversidad de especies químicas bacterianas, hecho que contrasta con lo que ocurre en personas sanas. Esto podría ser la razón de que las personas con lupus tengan mayor predisposición al llamado síndrome metabólico.

Distintos patógenos intestinales producen diversas alteraciones

Un análisis de pacientes con diarrea infecciosa reveló posteriormente que tener diarrea infecciosa también se asocia con un perfil metabólico gastrointestinal definido. Por ejemplo, las personas analizadas con diarrea infecciosa causada por ‘C. difficile’ tienen un perfil similar independientemente de su índice de masa corporal e historial clínico. “Pudimos demostrar que los cambios inducidos por este patógeno son diferentes a los causados por otros patógenos, por ejemplo, ‘Escherichia coli’”, comenta la investigadora María José Gosalbes. Además, los cambios cuando ‘C. difficile’ produce o no toxinas, causantes de daños graves en la salud, también son visibles y marcadamente diferentes.

Nuevas vías de estudio del efecto de enfermedades

Los investigadores demostraron que los cambios que imponen diferentes fisiopatologías se exaltan específicamente al nivel más alto de la jerarquía funcional, a nivel de especies químicas. Es ahí donde se hacen efectivos. Así, estos estudios han encontrado que diferentes fisiopatologías -como infecciones por bacterias patógenas, respuesta inmune, u obesidad, entre otros- pueden segregarse en base a patrones metabólicos, es decir, en base a la composición de las especies químicas que componen el tracto gastrointestinal, mientras que no lo hacen cuando se analizan las poblaciones microbianas intestinales. Esto abre nuevas oportunidades relacionadas con el estudio de cómo las heterogeneidades que aparecen más abajo de la jerarquía funcional, por ejemplo a nivel de poblaciones bacterianas, acaban finalmente en el mismo patrón químico que es específico para diferentes enfermedades.

La investigación ha contado con la colaboración de grupos españoles de la Universidad de Granada, del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva de la Universitat de València (ICBIBE), de la Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunidad Valenciana (Fisabio), la Universidad CEU San Pablo, el Hospital Clínico de Valencia, y la Universidad de Oviedo. Es resultado de diferentes trabajos en el marco de una serie de proyectos financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad, el Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad, el Instituto Carlos III y la Generalitat Valenciana. Los investigadores también han tenido el apoyo del programa EraNET PathoGenoMics2 promovido por la Unión Europea y del Centro de Investigación Biomédica en Red de Epidemiología y Salud Pública (CIBERESP).

  • David Rojo, Arancha Hevia, Rafael Bargiela, Patricia Lopez, Adriana Cuervo, Sonia Gonzalez, Ana Suarez, Borja Sánchez, Monica Martinez-Martinez, Christian Milani, Marco Ventura, Coral Barbas, Andres Moya, Antonio Suarez, Abelardo Margolles, Manuel Ferrer. Ranking the impact of human health disorders on our gut metabolism: Systemic lupus erythematosus and obesity as study cases. ‘Scientific Report’ (2015) 5:8310
  • David Rojo, María J. Gosalbes, Rafaela Ferrari, Ana E. Pérez-Cobas, Ester Hernández, Rosa Oltra, Javier Buesa, Amparo Latorre, Coral Barbas, Manuel Ferrer, Andrés Moya. ‘Clostridium difficile’ heterogeneously impacts intestinal community architecture but drives stable metabolome responses. ‘ISME J’ (2015) Mar 10. doi: 10.1038/ismej.2015.32.