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Los estudios clínicos demuestran que la composición del microbioma intestinal está relacionada con menudo a la salud del paciente. Esta observación sugiere que el microbioma podría ser utilizado como un indicador de salud no invasivo. Sin embargo, se sabe que existe una elevada variabilidad en la composición taxonómica del microbioma intestinal entre individuos sanos. En algunas condiciones, como la obesidad, esta variación interindividual incluso parece oscurecer la asociación del microbioma con la salud del paciente. Si los factores subyacentes que impulsan esta variación se pueden resolver, es posible desarrollar diagnósticos mejorados que consideren el contexto de estos factores en un paciente. Dos de los factores que contribuyen son la etnicidad y la geografía en la composición del microbioma.
La influencia de la etnicidad y la geografía en la composición del microbioma intestinal humano
Deschasaux et al. determinaron cómo el microbioma difiere entre individuos de diferentes etnias. Los autores estudiaron a 2084 residentes de Ámsterdam, pertenecientes a uno de los seis grupos étnicos principales. Al hacerlo, los autores encontraron que la etnicidad explicaba muchas más de las diferencias en la composición del microbioma entre individuos. Esto comparado con el resto de los factores recopilados como parte del estudio, incluida la dieta y los indicadores de trastorno metabólico.
A pesar de las diferencias en la composición de los microbiomas entre los grupos étnicos, los autores observaron 21 taxones microbianos. Estos estaban presentes en prácticamente todos los individuos, independientemente de su origen étnico. Este hallazgo apoya las afirmaciones de que existe un subcomponente del microbioma intestinal presente en todos los humanos. Esto posiblemente debido a que sus componentes son importantes para la salud.
Los miembros del mismo grupo étnico tienden a compartir un mayor número de dichos microorganismos intestinales ubicuos. Esto indica que la etnicidad selecciona fuertemente para taxones intestinales específicos. Sin embargo, no está claro qué aspectos de la etnicidad. Ya sean actividades relacionadas con la cultura o genéticas, subyacen a su asociación observada con el microbioma.
He et al. encuestaron a más de 7.000 personas de toda la provincia de Guangdong en China. El diseño experimental utilizado por los autores del estudio les permitió evaluar la variación geográfica asociada con el microbioma. Esto en una escala relativamente fina, llegando incluso hasta el nivel de vecindario. Los autores observaron que las diferencias interindividuales en la composición del microbioma intestinal se explican de manera abrumadora por la ubicación geográfica de un individuo. De esta manera, los autores observaron asociaciones relativamente débiles entre la composición del microbioma intestinal y varios indicadores de enfermedad metabólica.
La composición del microbioma en la actualidad
El conocimiento actual en cuanto a la relación de la composición del microbioma intestinal con la salud del individuo se basa, principalmente, en estudios. Estos son llevados a cabo en poblaciones europeas y norteamericanas. Las observaciones hechas con base en estas podrían no ser válidas y extrapolables a individuos de distintas poblaciones, o en distintas ubicaciones.
Además, incluso entre cohortes de humanos bien estudiadas, resulta extremadamente importante la extensa recogida de metadatos. Ejemplo de ellos son datos como la geografía, etnicidad del paciente, o hábitos de vida. Todo ello junto con los datos de secuenciación de sus microbiomas, a fin de establecer herramientas de predicción precisas, o incluso tratar la enfermedad.
En consecuencia, los estudios clínicos deben determinar si la influencia observada de etnicidad y geografía se extiende de manera similar a otras poblaciones o a enfermedades. Esto con un impacto más pronunciado en el microbioma intestinal (como la enfermedad inflamatoria intestinal). Resulta también de crucial importancia que los investigadores amplíen la investigación a otras poblaciones humanas diferentes. Lo mismo para asegurar que el conocimiento sobre el microbioma humano sea ampliamente aplicable.
Tales investigaciones también pueden beneficiarse de incluir el análisis de las funciones del microbioma intestinal. Puede ser menos exclusivo de los individuos y, por lo tanto, más ampliamente aplicable como indicador de diagnóstico. La comunidad científica debería de esforzarse en identificar los factores subyacentes que impulsan la asociación del microbioma con la geografía y la etnicidad. Incluida la dieta, la cultura y la genética.
Entendiendo cómo estos factores influyen en la influencia del microbioma sobre la salud podría guiar el desarrollo de aplicaciones clínicas personalizadas basadas en microbiomas.
Distribución biogeográfica de la microbiota humana
Los humanos y otros mamíferos albergan una compleja microbiota gastrointestinal que incluye microorganismos pertenecientes a los tres dominios de la vida (Archaea, Bacteria y Eukarya). Esta simbiosis se inicia en contacto con la microbiota vaginal materna durante el parto. Los cambios bruscos durante el primer año de vida siguen un patrón que corresponde a la edad gestacional tanto en ratones como en humanos, lo que sugiere que existen procesos deterministas que definen la composición de la microbiota durante el desarrollo.
Estos cambios en la población pueden explicarse por las influencias de la dieta, el sistema inmune en desarrollo, las exposiciones químicas y, potencialmente, los efectos fundadores de los microorganismos colonizadores iniciales. Los efectos fundadores no se comprenden bien en el intestino de los mamíferos, pero los cambios profundos en la expresión del gen del hospedador humano que se producen en respuesta a los microorganismos, además del gran potencial de las interacciones sintróficas entre las bacterias, sugieren que los colonizadores tempranos tendrían efectos a largo plazo en el establecimiento de la microbiota.
El sistema inmunitario impone una presión selectiva sobre la microbiota a través de mecanismos innatos y adaptativos, tales como los péptidos antimicrobianos, la inmunoglobulina A secretada (sIgA) y otros. Sin embargo, estudios actuales sugieren que la dieta es el factor que posee el mayor impacto en el ensamblaje de la microbiota.
La leche materna juega un papel crucial en el establecimiento de la comunidad microbiana a través de la transmisión de la microbiota de la leche al intestino infantil, la protección de las especies dañinas por los anticuerpos maternos secretados y la selección de ciertas especies por los oligosacáridos de la leche materna, que pueden ser utilizados por ciertos microorganismos como fuentes de carbono.
La formación de la microbiota desde edad temprana
Por ejemplo, Bifidobacterium longum utiliza los oligosacáridos fucosilados en la leche humana para competir con otras bacterias generalmente presentes en la microbiota intestinal, como Escherichia coli o Clostridium perfringens. Varias especies de Bacteroides también pueden utilizar oligosacáridos fucosilados como fuentes de carbono, lo que sugiere que su colonización del intestino se ve favorecida por las propiedades probióticas de la leche.
En consecuencia, los hijos de madres con fucosiltransferasa 2 no funcional (FUT2), una enzima requerida para la fucosilación de los oligosacáridos de la leche, muestran niveles más bajos de fecales Bifidobacterium spp. Y Bacteroides spp. La importancia de la dieta para determinar la composición de la comunidad microbiana en el intestino también se destaca por la observación de que la transición a alimentos sólidos coincide con el establecimiento de una microbiota similar a la encontrada en adultos.
La microbiota intestinal adulta está formada por cientos o miles de especies, dominadas por los filos Bacteroidetes y Firmicutes. Este ecosistema es distinto de cualquier otro hábitat microbiano e incluye muchas especies que no existen en ningún otro lugar en la naturaleza, lo que indica que la evolución conjunta del hospedador con sus simbiontes microbianos intestinales (incluidos comensales y mutualistas) ha generado poderosos mecanismos selectivos.
Un estudio reciente sobre cómo las diferentes comunidades microbianas colonizan animales gnotobióticos, mostró que los mecanismos deterministas (presumiblemente las interacciones hospedador-microorganismo), condujeron a una conformación reproducible de la microbiota, independientemente del origen de la misma. La microbiota intestinal adulta es parcialmente estable, y posee un núcleo de ~ 40 especies bacterianas que representan el 75% de la microbiota intestinal en términos de abundancia y que persisten durante al menos 1 año.
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