Los microbios intestinales podrían ser los nuevos aliados en la lucha contra los virus

Los microbiólogos están estudiando nuevas formas de combatir las infecciones virales, entre ellas la COVID-19, con las bacterias que viven en nuestros intestinos.

Publicado 14 abr 2021 15:05 CEST
Microbioma intestinal

El microbioma intestinal exhibe su diversidad en esta muestra de heces humanas, que incluye una bacteria enorme que es unas 50 veces más larga que la E. coli. El conjunto de microbios de cada persona es único. Los científicos están descubriendo las muchas formas en que estos microbios afectan a nuestra salud, peso, humor y personalidades.

Fotografía de MARTIN OEGGERLI NatGeo Image Collection

El estilo de vida parásito de los virus los convierte en némesis problemáticos. Las defensas tradicionales, como los medicamentos antivíricos y las vacunas, son difíciles de desarrollar, pueden producir efectos secundarios indeseados y podrían dejar de ser eficaces si el virus muta. Ahora, algunos científicos están cambiando de enfoque y señalando que no estamos solos en esta lucha. Billones de microbios que viven dentro y encima de nosotros —conocidos de forma colectiva como microbioma humano— necesitan nuestro cuerpo para sobrevivir. En la actualidad, se está investigando si se puede incorporar a estos microbios al ejército del sistema inmunitario para ayudar a combatir invasores virales.

En las últimas décadas, los científicos han aprendido mucho acerca del microbioma intestinal, sobre todo del componente bacteriano. Ya se ha comprobado que las bacterias intestinales contribuyen a la digestión y fabrican determinados nutrientes. También parecen comunicarse con otras partes del cuerpo, como el cerebro, mediante señales químicas. Por ejemplo, las bacterias intestinales fabrican neurotransmisores como la serotonina que podrían regular el humor o los estados mentales. Asimismo, pueden afectar al sistema inmunitario, lo que ha llamado la atención de los investigadores de enfermedades infecciosas.

Imagen de la Escherichia coli —las barras amarillas acumuladas sobre un sustrato violeta— obtenida con un microscopio electrónico de barrido.

Fotografía de MARTIN OEGGERLI

«Imagínate que los microbios impiden que un virus entre en una célula o se comunican con la célula y la convierten en un lugar menos deseable para que el virus se instale», explica Mark Kaplan, director del departamento de microbiología e inmunología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana. «Manipular esas líneas de comunicación podría proporcionarnos un arsenal para ayudar a nuestro cuerpo a combatir el virus de forma más eficaz».

El flagelo de la COVID-19, causada por el virus SARS-CoV-2, ha suscitado más interés por el posible vínculo 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 resultar mortal para otras. Se ignora qué crea estas reacciones drásticamente diferentes a la infección del SARS-CoV-2, pero nuevos estudios sugieren que el estado del microbioma de un paciente podría ser un factor contribuyente.

Normalmente, la COVID-19 es peor en ancianos, así como en personas de cualquier edad con enfermedades preexistentes, como la obesidad, la diabetes y el cáncer. Estas enfermedades preexistentes también podrían estar vinculadas a las diferencias en el microbioma de una persona. Y una serie de estudios preliminares han documentado microbiomas inusuales en pacientes de COVID-19 hospitalizados. Si existe un vínculo sólido entre el microbioma intestinal y la gravedad de la COVID-19, quizá sea posible alterar el microbioma para combatir el SARS-CoV-2 y otros virus.

«Si vemos las bacterias intestinales como las guardianas entre lo que comemos y nuestro cuerpo, se puede entender que algunos guardianes pueden ser más eficaces que otros a la hora de combatir intrusos», afirma Kaplan.

Cómo ayuda el microbioma intestinal

Hay cientos de especies de bacterias diferentes viviendo en los intestinos. Se estima que esta comunidad contiene 40 billones de células, ligeramente superior a la cantidad de células humanas que componen nuestro cuerpo. Este enorme colectivo podría ayudar a combatir los virus a través de tres mecanismos principales: construyendo una muralla que bloquee a los invasores, desplegando un armamento avanzado y apoyando al sistema inmunitario.

Para comprender la primera línea de defensa, recordemos que el intestino es como un tubo. En este tubo, la comida se descompone para poder absorber los nutrientes. Al mismo tiempo, se genera material residual que contiene sustancias bioquímicas perjudiciales y también están presentes patógenos consumidos sin querer. Para hacer que los residuos y los microbios causantes de enfermedades se muevan hacia la puerta de salida, las células de la pared interior del intestino producen una capa de mucosidad protectora. Las bacterias intestinales parecen influir en la producción de esta barrera de mucosidad, lo que podría impedir que los virus del intestino lleguen a otras partes del cuerpo.

Pero cuando esta capa de mucosidad está dañada, el intestino puede tener fugas. Esto permite que los productos residuales y posiblemente los patógenos peligrosos salgan a otros sistemas de órganos, donde pueden causar inflamación o infección. «Es muy probable que los virus accedan a otros órganos, no solo 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 podría fomentar las enfermedades autoinmunitarias. Por ende, algunos científicos han propuesto que las perturbaciones en el microbioma intestinal podrían estar vinculadas a la denominada «tormenta de citocinas», una respuesta inmunitaria exagerada considerada una posible impulsora de COVID-19 grave.

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

Asimismo, cada vez hay más pruebas de que los microbios del intestino podrían influir en la salud de los pulmones a través de la comunicación química. En macacos, por ejemplo, se ha descubierto que el SARS-CoV-2 alteraba el microbioma intestinal al décimo día de infección y algunos cambios persistían 26 días después. En concreto, los macacos infectados mostraron un descenso de las especies de bacterias que fabrican ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que son moléculas importantes que pueden regular el sistema inmunitario. Estudios en ratones han revelado que los AGCC producidos por microbios intestinales viajan por el torrente sanguíneo a otras zonas de cuerpo, pulmones incluidos, y protegen a los animales de virus respiratorios.

El microbioma también podría combatir virus produciendo sustancias químicas que interfieren en el ciclo vital de un virus. Por ejemplo, algunas bacterias producen toxinas llamadas bacteriocinas para combatir otras cepas de bacterias competidoras. Pero estudios realizados en células cultivadas en laboratorios sugieren que estas bacteriocinas también podrían inhibir la actividad de determinados virus. Las bacterias Streptomycetes fabrican una bacteriocina llamada duramicina que bloquea la entrada de los virus del Ébola, del Nilo Occidental y del dengue en sus células hospedadoras. Otras bacteriocinas detienen la multiplicación de virus del herpes común.

Una tercera forma en que el microbioma podría ayudar a combatir virus es prestando apoyo al sistema inmunitario. Un ensayo demostró que los sujetos que recibían Lactobacillus, una bacteria comúnmente presente en alimentos fermentados y yogur, junto con una dosis de refuerzo de la vacuna antipoliomielítica producía anticuerpos neutralizantes del virus de la poliomielitis.

Otro estudio, dirigido por el inmunólogo Dennis Kasper en el Instituto Blavatnik de la Facultad de Medicina de Harvard, demostró que las bacterias intestinales conocidas como Bacteroidetes hacen que las células inmunitarias intestinales liberen interferones. Los interferones son factores clave que incrementan la respuesta del cuerpo a los virus y ayudan a eliminar las células infectadas. Cuando el microbioma se vuelve anormal, o disbiótico, nuestras defensas inmunitarias podrían quedar comprometidas. «Las Bacteroidetes representan del 40 al 50 por ciento de las más de 200 especies microbianas del intestino en la mayoría de los humanos», explica Kasper. «Cuando una persona está disbiótica y no tiene este equilibrio normal de microbios, es más susceptible a diversas enfermedades».

«Quizá en personas disbióticas con cantidades inferiores de estas Bacteroidetes en el intestino haya menos resistencia cuando se topan con un virus y, por consiguiente, la infección será más grave», añade Kasper.

Pirateando el microbioma

Como cada vez más evidencias respaldan el papel del microbioma a la hora de fortificar el sistema inmunitario para combatir virus, los investigadores están explorando cómo traducir estos hallazgos en tratamientos y diagnósticos.

Como determinadas especies de bacterias intestinales se han vinculado a peores desenlaces clínicos durante infecciones virales, algunos investigadores han propuesto utilizar estas bacterias como «biomarcadores» o indicadores diagnósticos. Por ejemplo, la microbióloga Ana Maldonado-Contreras de la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts describió recientemente en una investigación preliminar que la Enterococcus faecalis, una bacteria intestinal que también se ha vinculado a la inflamación crónica, es un factor pronóstico fiable de la COVID-19 grave. Maldonado-Contreras afirma que hacer análisis de esta especie de bacteria «podría ser un método eficiente para identificar a pacientes que son más propensos a desarrollar una forma grave de infección que requiera más atención e intervención clínica».

En lo que a tratamiento se refiere, se ha conseguido un éxito increíble con los trasplantes de un microbioma sano a un paciente con uno insano. El procedimiento se llama trasplante de microbiota fecal y actualmente está aprobado solo para tratar casos de colitis bacteriana causados por la infección por Clostridium difficile (ICD). El trasplante de microbiota fecal cura a más del 90 por ciento de los pacientes con CDI, lo que sugiere que también podrían tratarse otras enfermedades empleando esta técnica. «Si la salud intestinal afecta a la prognosis de la COVID-19, deberíamos explotarla para una mejor gestión y prevención de la enfermedad», sostiene Kim. «Sugiero que el trasplante de microbiota fecal puede examinarse detenidamente, al menos para los pacientes con mal pronóstico».

Otra forma innovadora de alterar el microbioma podría ser mediante bacteriófagos, que son virus que infectan y matan a determinadas especies de bacterias. En teoría, podrían administrarse bacteriófagos a los pacientes para erradicar especies bacterianas del microbioma que dificultan que el sistema inmunitario combata infecciones virales. En otras palabras, podrían emplearse virus que atacan bacterias para combatir un virus que infecta células humanas alterando las bacterias que viven en el intestino humano.

En lugar de reformar el microbioma, algunos investigadores prefieren un enfoque más refinado. Si pudieran identificarse las moléculas beneficiosas creadas por una especie determinada de bacteria intestinal, es posible que pudieran fabricarse y empaquetarse en una píldora.

Por ejemplo, la antedicha bacteria Bacteroidetes, tiene una molécula específica en su superficie llamada glucolípido que hace que las células inmunitarias intestinales liberen interferones antivirales. «Una posibilidad interesante de nuestro hallazgo es que el glucolípido que induce interferones de tipo I puede sintetizarse y quizá utilizarse de forma profiláctica en personas de riesgo», dice Kasper. Su equipo probó esta idea y descubrió que podían proteger a ratones de una infección viral añadiendo este glucolípido bacteriano al agua que bebían.

La interacción del microbioma con los virus es compleja. La mayoría de los estudios se han centrado en la rama bacteriana de nuestro microbioma, sin examinar apenas las aportaciones de los hongos, protozoos, bacteriófagos y otros virus del intestino. Pero las futuras investigaciones prometen revelar nuevas estrategias terapéuticas que podrían explotarse en la batalla contra las enfermedades infecciosas.

Cómo cultivar un microbioma sano

Como el conocimiento del microbioma intestinal sigue en pañales, hay quien sostiene 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 del microbioma en la Universidad de California, Davis, advierte que hay que investigarlo más. «Me preocupan las alegaciones sobre el posible papel causal del microbioma en el riesgo de infección y de gravedad de la COVID-19 sin pruebas de dicho papel causal».  Hasta ahora, solo se han observado correlaciones entre la infección de COVID-19, los marcadores de inflamación y el microbioma, señala Eisen. El reto consiste en determinar qué factor podría causar estas correlaciones. Por ejemplo, podrían deberse a los cambios en la dieta que se dan cuando alguien enferma o podría ser por la respuesta inmunitaria a la infección. «Pero en este momento no podemos concluir que el microbioma haya desempeñado ningún papel directo en ningún problema relacionado con la COVID».

También es difícil proporcionar instrucciones precisas sobre cómo potenciar el microbioma para resistir las infecciones virales. El microbioma de cada persona es diferente y está poblado por una mezcla compleja de influencias genéticas, dietéticas y ambientales. Sin embargo, existe un consenso general de que una dieta rica en prebióticos y probióticos, así como el ejercicio regular, ayuda a fomentar un microbioma sano y protege contra el intestino permeable.

Los prebióticos son un tipo de fibra que solo se encuentra en plantas o determinados suplementos. Entre los alimentos ricos en fibra figuran alcachofas, espárragos, cebollas, judías y frutos del bosque. «Los prebióticos se han estudiado mucho y se ha demostrado que mejoran la integridad del intestino», afirma 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; entre ellos se incluyen alimentos fermentados como el kéfir, el chucrut, el kimchi y el yogur.

En lo referente al deporte, estudios en ratones han demostrado que el ejercicio reduce la inflamación y fomenta la integridad intestinal. «Se sabe que el ejercicio mejora los niveles de AGCC al equilibrar la microbiota, que ayuda a nutrir y sanar las células que revisten el intestino», añade Anderson. A su vez, esto podría prevenir las complicaciones de las infecciones virales causadas por un intestino permeable.

Kim espera que estos nuevos estudios motiven a la gente para cuidar bien de sus microbios y protegerse de las infecciones y las enfermedades inflamatorias crónicas. «Aumentar la fibra en nuestra dieta es una forma eficaz de mejorar el microbioma intestinal y podría ayudar a gestionar y prevenir mejor la COVID-19 y también otras enfermedades crónicas a lo largo de la vida».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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