¿POR QUÉ PROBIÓTICOS? FUNCIONES DE LA MICROBIOTA

La Microbiota como un Órgano

El cuerpo humano tiene cerca de diez veces (10x) más bacterias que células humanas. Claro que el número en sí mismo no tendría relevancia a menos que expliquemos la estrecha relación simbiótica  y así podemos entender la popularidad que últimamente tienen los probióticos (moduladores de la microbióta) y prebióticos.

Por definición la simbiosis implica una relación biológica donde ambos sujetos se benefician de la relación. La implicación de esto es que así como las bacterias se benefician de nosotros para subsistir, así también nosotros nos aprovechamos de ellas, como un tipo de protocooperativismo donde poblaciones de especies se ayudan mutuamente para 'cooperar' unas con otras. Esto podría ser un cambio de paradigma para los que piensan que las bacterias solo se benefician de nosotros, o para los que piensan que son solamente dañinas. Más aún, si pensamos en los beneficios que recibimos de las bacterias podemos pensar de ellas como un órgano, como lo sería la piel, el corazón o el estómago, con propiedades muy particulares pero igual de necesarias para nuestro cuerpo.

Funciones de la Microbiota

Para comprender los beneficios que derivamos de la microbiota, veremos tres funciones básicas.

• Metabólica
• Fermentación de residuos no digeribles de la dieta y moco endógeno:
• Trófica
• Control de la proliferación y diferenciación de células epiteliales
• Desarrollo  y homeostasis del sistema inmune
• Protectora
• Protección contra patógenos (efecto barrera)

Existen otros mecanismos que se están estudiando actualmente, como su repercusión en la expresión de ciertos genes o la relación con el sistema nervioso, pero estos conceptos han sido los mejores estudiados y su mecanismo de acción básica así que por ahora nos limitaremos a estos para verlos brevemente.

Función Metabólica

Quizás unas de las funciones mas conocidas en el ámbito médico es la producción de vitaminas por las bacterias. Las bacterias del intestino son una fuente importante de vitamina K, esencial para el proceso de cicatrización. Se ha visto, además, que influyen en la producción y absorción de otras vitaminas del complejo B.

Las bacterias tienen la capacidad de fermentar carbohidratos no digeribles como algunos monosacaridos y polisacáridos largos (celulosa, xilanos, almidon resistente e inulina). El producto de este proceso metabólico es producción de ácidos grasos de cadena corta: acetato, propionato, y butirato.  Los patrones de fermentación de los carbohidratos, y su consecuente metabolización en ácidos grasos de cadena corta, están determinados por la cantidad de carbohidratos ingeridos en la dieta y la composición de la microbiota. Eventualmente la microbiota también está determinada en parte por la dieta.  Estos ácidos grasos son absorbidos en el colon, donde el butirato provee energía a las células epiteliales colónicas, y el acetato y propionato llegan al hígado y órganos periféricos, donde son substrato para gluconeogénesis, y lipogénesis. Además de fuente de energía, actúan como modulador inflamatorio, vasodilatador, parte de la motilidad intestinal y cicatrización de heridas del intestino. 

Función Trófica

Proliferación y Diferenciación del Epitelio 

Posiblemente la función más importante de los ácidos grasos de cadena corta en la fisiología colónica es el efecto trófico que ejercen en el epitelio intestinal. Los tres ácidos grasos de cadena corta, inducen proliferación y diferenciación del epitelio in vivo, aunque in vitro se ha visto interacción favorable del butirato con células neoplásicas, inhibiendo su proliferación y estimulando diferenciación.

Interacción con Inmunidad del Huésped

La mucosa intestinal es la interface principal de interacción entre el sistema inmunológico y el ambiente.
La superficie de la mucosa es 200 veces mayor que la de la piel y el 70% del sistema inmunológico está localizado en el tracto digestivo.
Cuando se analiza el intestino de ratones libres de gérmenes se encuentra que tanto las criptas como las placas de peyer tienen una configuración 'rara' y pobre. Esto quiere decir que tienen menos proliferación de tejido linfático y el mismo no está tan bien organizado. Se ha visto además que tienen una secreción disminuida de inmunoglobulinas y desbalanceada de interleuquinas.
Diversos estudios han relacionado la alteración de la microbióta intestinal con enfermedades inmunológicas sistémicas como asma, alergias, y aún cancer.

Función Protectora

Dentro de las funciones de la microbióta, la protección se da por un lado por la proliferación del GALT, y además el efecto de barrera que se consigue por los siguientes mecanismos:

1. Inhibición competitiva. Disminuyendo la disponibilidad de sustrato.
   En el ecosistema intestinal, las bacterias dominantes tienen acceso a los nutrientes necesarios, evitando el crecimiento de las demás bacterias.
    
2. Reducción de pH. Creando un ambiente poco favorable para organismos patógenos.
   El pH adecuado es importante para las funciones de supervivencia de la bacteria. Muchas de las bacterias patógenas no son favorecidas por un pH ácido y eso puede inhibir su crecimiento o favorecer su destrucción.
3. Aumento de la secreción de IgA. Lo que disminuye la carga bacteriana.
   La Inmunoglobulina A se encuentra en la mayoría de las secreciones del cuerpo y sirve para adherirse a la pared de las bacterias como un mecanismo de defensa no específico. La presencia de bacterias estimula la secreción de esta Ig y así controla el número de bacterias, además de preparar el cuerpo para una infección de bacterias patógenas.
4. Inhibición de la adhesión bacteriana/translocación. Por acción mecánica, obstruyendo el espacio en el epitelio.
   Las bacterias en el intestino se pegan de unos puntos de adhesión, si estos ya están ocupados las bacterias son removidas por el muco.
5. Amento de la secreción de mucus. Ayuda a la inhibición de la adhesión, y excreción de bacterias con transito intestinal (lubricación)
   El cuerpo produce su propia lubricación para ayudar el paso del bolo, pero también para recoger impurezas o elementos extraños que pueden ser eliminados por el vaciado intestinal, e impulsado por los cilios.
6. Secreción de bacteriocinas (lantibióticos).  Algunas bacterias secretan sustancias que funcionan como antibióticos contra otras especies de bacterias.Uno de los elementos mas interesantes de estos bichos es que tienen la capacidad de luchar unos con otros con armas sofisticadas como sustancias que tienen actividad antimicrobiana contra otras especies, así como se aisló la penicilina del hongo Penicillium. La limitación de estas sustancias es su rango corto de acción, pero es uno de los medios que en un futuro no lejano nos ayudaría a combatir ciertas infecciones utilizando otras bacterias.

Referencias

• Appl Microbiol Biotechnol. 2008 December ; 81(4): 591–606.
• Butler JE et al Immunol 2000; 100:119–30
• Guarner, Malagelada. «Gut flora in health and disease», The Lancet, February 2003, 360; 512-519
• Kligler B. et al; «Probiotics in Children», Pediatric Clinics of North America, December 2007, 54(6), 949-967
• Lantibiotics as prospective antimycobacterial agents. Bioengineered Bugs 1:6, 437-439; November/December 2010
• Tannock GW Am J Clin Nutr 2001; 73(suppl):410S-4S
• Valentina Tremaroli, Fredrik Bäckhed. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism [Internet]. Nature. 2012. p. 242–9. Available from: http://www.nature.com/nature/journal/v489/n7415/full/nature11552.html