Microbioma y resistencia a los virus
martes 14-julio-2020
Desde el brote del SARS-CoV-2, los científicos han estado en búsqueda de los procesos patofisiológicos y la etiología de este virus altamente contagioso. Uno de los aspectos que resulta interesante destacar en este contexto es el microbioma. En un sentido amplio, nuestro microbioma nos puede ayudar o contrarrestar nuestra resistencia a los virus en general y, posiblemente, también específicamente al SARS-CoV-2. A partir de esta reciente pandemia, las líneas de investigación de los prebióticos y probióticos apuntan a su aplicación al COVID-19.[i] Ahora más que nunca, un estilo de vida saludable resulta de vital imprtancia para que el microbioma se vea favorablemente influido y, con él, nuestra salud integral.
Cada superficie humana que se encuentra expuesta al mundo exterior (las barreras de nuestro cuerpo) contiene un microbioma que consiste en innumerables bacterias, virus y hongos. Las proteobacterias forman parte de él. Las proteobacterias son bacterias gram negativas que tienen importantes funciones en bajas concentraciones que son simbióticas con nuestra fisiología.[ii] Las proteobacterias se dividen en diferentes clases. Las clases más conocidas son las nombradas con las letras del alfabeto griego (de alfa a épsilon). Estas clases tienen en común que la pared celular de este grupo bacteriano contiene lipopolisacáridos (LPS), una endotoxina que tiene un efecto inflamatorio en nuestra fisiología. Un ejemplo de una proteobacteria es la bacteria E. coli: una bacteria aeróbica (que utiliza oxígeno para sobrevivir) que crea las condiciones para un ambiente anaeróbico (bajo en oxígeno), que es importante para la supervivencia de otras bacterias como los lactobacilos[iii]. El número de proteobacterias puede variar significativamente en tipo y número de una persona a otra y es sensible a los cambios en el exposoma. El exposoma es un término abarcativo para todo a lo que estamos expuestos en nuestro ambiente, desde las influencias saludables a las dañinas. Estas bacterias son altamente oportunistas. Normalmente, se las encuentra en números escasos a causa de nuestras condiciones de vida evolutivas, pero pueden aumentar considerablemente en número al exponerlas a una carga negativa en el exposoma, como la contaminación o la alimentación poco saludable. Factores como el tabaquismo[iv], los pesticidas, el alcohol[v], el estrés crónico (adrenalina/cortisol)[vi] y los carbohidratos acelulares[vii] como el almidón y el azúcar tienen en común que reducen el número de proteobacterias y, por lo tanto, aumentan la carga de LPS en nuestro cuerpo. El estrés crónico y el aumento de proteobacterias han sido asociados a un cambio en la actividad de nuestro sistema inmunitario. Por diversas vías, cargamos a nuestras barreras humorales, un sistema antiinflamatorio que se enfoca principalmente en las bacterias, lo que inhibe las barreras celulares, un sistema inflamatorio que apunta principalmente a los virus. Esto es desfavorable particularmente para nuestra defensa contra las infecciones virales [viii].
Proteobacterias y resistencia a los virus
Resulta cada vez más claro que un bacterioma saludable, que forma parte de nuestro microbioma junto con el viroma y el micobioma nos ofrece resistencia contra infecciones virales. La familias de virus como Reoviridae (como el rotavirus), Piconaviridae (como el poliovirus) y Calaciviridae (como el norovirus) [ix]tienen menos posibilidades de infiltración cuando nuestro bacterioma es versátil y numeroso. Esto se debe en parte a la producción de interferón tipo 1, una citocina vital para la respuesta inmune a los virus[x], por un microbioma sano. Las concentraciones de interferón-1 son más altas cuando el intestino se encuentra ricamente colonizado por una variedad de bacterias comensales.
El bacterioma y los virus y su relación con el interferón
El microbioma pulmonar y complicaciones de infecciones virales
El microbioma pulmonar recibe cada vez más atención gracias a nuevas técnicas que pueden mapearlo con cada vez más precisión. Una disbiosis en el microbioma pulmonar puede desencadenar la liberación de más citocinas proinflamatorias y, en consecuencia, la creación de un ambiente inflamatorio en los pulmones. La contaminación del aire por partículas y el tabaquismo aumentan la presencia de Neisseria, una cepa protobacteriana gram negativa que contiene LPS y, por lo tanto, la cantidad de interleucina-6 proinflamatoria.[xi] Esto se ha constatado tanto en animales [xii] como en estudios en humanos [xiii]. Las infecciones por el virus de la influenza muestran que el riesgo de complicaciones respiratorias aumenta cuando el microbioma pulmonar es diferente al del grupo de control de individuos sanos y de personas infectadas con una carga infecciosa baja[xiv]. Un microbioma pulmonar proinflamatorio parece ser una causa importante para las grandes disparidades en la morbilidad después de la infección viral.
¿Qué tienen en común el microbioma pulmonar y el intestinal?
Durante el desarrollo embriológico del pulmón entre la tercera y sexta semana del embarazo, el divertículo respiratorio se forma en la parte frontal del intestino anterior primitivo. Por lo tanto, los pulmones están embriológicamente estrechamente relacionados con el desarrollo del sistema intestinal. Además de las similitudes en la composición del microbioma de ambos órganos, también hay similitudes en sus tejidos linfoides. El tejido linfoide asociado al tubo digestivo (GALT) en el intestino y el tejido linfoide asociado a los bronquios (BALT) en los pulmones son componentes especializados del tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT). El GALT y el BALT muestran la misma estructura y función. El BALT se encuentra en los pulmones, principalmente en las ramas bronquiales más grandes. Cuando ocurre una infección o inflamación, este tejido linfoide aumenta de tamaño, al igual que en el intestino y en otras partes del cuerpo. Aquí también se encuentran muchas células inmunes especializadas, de las cuales las inmunoglobulinas (especialmente sIgA) son quienes responden primero en la defensa contra los patógenos. Al igual que el intestino, los pulmones tienen un microbioma simbióticamente diverso que va de la mano con la producción de suficiente sIgA [xv] y, por lo tanto, una mejor protección contra los patógenos.
Conocimiento a través de la práctica
El microbioma juega un papel importante en la defensa contra los virus, tanto en el intestino como en los pulmones. Mantener el microbioma sano y diverso puede aportar claros beneficios a la salud y mejorar nuestra resistencia a los virus, entre otras cosas.
Factores como una nutrición poco diversa, la falta de ejercicio, la falta de fibra, el estrés, un exceso de carbohidratos acelulares (almidón y azúcar), la contaminación, el tabaquismo y el alcohol reducen nuestro microbioma y dan mayores posibilidades de crecimiento a las proteobacterias oportunistas. Una combinación de dieta, cambios en el estilo de vida y suplementos (pre y probióticos y enzimas) puede corregir un microbioma inflamatorio y modificarlo hacia un microbioma sano y simbiótico que fortalezca nuestras defensas contra los virus.
[i] https://isappscience.org/how-some-probiotic-and-prebiotic-scientists-are-working-to-address-covid-19/
[ii] Bradley, P.H., Pollard, K.S. Proteobacteria explain significant functional variability in the human gut microbiome. Microbiome 5, 36 (2017). https://doi.org/10.1186/s40168-017-0244-z
[iii]https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Escherichia_coli#:~:text=Most%20E.,K%20production%2C%20and%20food%20absorption.
[iv] Savin Z, Kivity S, Yonath H, Yehuda S. Smoking and the intestinal microbiome. Arch Microbiol. 2018;200(5):677-684. doi:10.1007/s00203-018-1506-2
[v] Engen PA, Green SJ, Voigt RM, Forsyth CB, Keshavarzian A. The Gastrointestinal Microbiome: Alcohol Effects on the Composition of Intestinal Microbiota. Alcohol Res. 2015;37(2):223-236.
[vi] Karl JP, Hatch AM, Arcidiacono SM, et al. Effects of Psychological, Environmental and Physical Stressors on the Gut Microbiota. Front Microbiol. 2018;9:2013. Published 2018 Sep 11. doi:10.3389/fmicb.2018.02013
[vii] Spreadbury I. Comparison with ancestral diets suggests dense acellular carbohydrates promote an inflammatory microbiota, and may be the primary dietary cause of leptin resistance and obesity. Diabetes Metab Syndr Obes. 2012;5:175-189. doi:10.2147/DMSO.S33473
[viii] Dragos D, Tanasescu MD. The effect of stress on the defense systems. J Med Life. 2010;3(1):10-18.
[ix] Karst SM. The influence of commensal bacteria on infection with enteric viruses. Nat Rev Microbiol. 2016;14(4):197-204. doi:10.1038/nrmicro.2015.25
[x] Schaupp L et al. Microbiota-induced type I interferons instruct a poised basal state of dendritic cells. Cell 2020 Mai 06. doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.022
[xi] Rylance J, Kankwatira A, Nelson DE, et al. Household air pollution and the lung microbiome of healthy adults in Malawi: a cross-sectional study. BMC Microbiol. 2016;16(1):182. Published 2016 Aug 11. doi:10.1186/s12866-016-0803-7
[xii] Li KJ, Chen ZL, Huang Y, et al. Dysbiosis of lower respiratory tract microbiome are associated with inflammation and microbial function variety. Respir Res. 2019;20(1):272. Published 2019 Dec 3. doi:10.1186/s12931-019-1246-0
[xiii] Erb-Downward JR, Thompson DL, Han MK, et al. Analysis of the lung microbiome in the "healthy" smoker and in COPD. PLoS One. 2011;6(2):e16384. Published 2011 Feb 22. doi:10.1371/journal.pone.0016384
[xiv] Leung RK, Zhou JW, Guan W, Li SK, Yang ZF, Tsui SK. Modulation of potential respiratory pathogens by pH1N1 viral infection. Clin Microbiol Infect. 2013;19(10):930-935. doi:10.1111/1469-0691.12054
[xv] Burnett D. Immunoglobulins in the lung. Thorax. 1986;41(5):337-344. doi:10.1136/thx.41.5.337
[i] https://isappscience.org/how-some-probiotic-and-prebiotic-scientists-are-working-to-address-covid-19/
[ii] Bradley, P.H., Pollard, K.S. Proteobacteria explain significant functional variability in the human gut microbiome. Microbiome 5, 36 (2017). https://doi.org/10.1186/s40168-017-0244-z
[iii]https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Escherichia_coli#:~:text=Most%20E.,K%20production%2C%20and%20food%20absorption.
[iv] Savin Z, Kivity S, Yonath H, Yehuda S. Smoking and the intestinal microbiome. Arch Microbiol. 2018;200(5):677-684. doi:10.1007/s00203-018-1506-2
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[vi] Karl JP, Hatch AM, Arcidiacono SM, et al. Effects of Psychological, Environmental and Physical Stressors on the Gut Microbiota. Front Microbiol. 2018;9:2013. Published 2018 Sep 11. doi:10.3389/fmicb.2018.02013
[vii] Spreadbury I. Comparison with ancestral diets suggests dense acellular carbohydrates promote an inflammatory microbiota, and may be the primary dietary cause of leptin resistance and obesity. Diabetes Metab Syndr Obes. 2012;5:175-189. doi:10.2147/DMSO.S33473
[viii] Dragos D, Tanasescu MD. The effect of stress on the defense systems. J Med Life. 2010;3(1):10-18.
[ix] Karst SM. The influence of commensal bacteria on infection with enteric viruses. Nat Rev Microbiol. 2016;14(4):197-204. doi:10.1038/nrmicro.2015.25
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[xi] Rylance J, Kankwatira A, Nelson DE, et al. Household air pollution and the lung microbiome of healthy adults in Malawi: a cross-sectional study. BMC Microbiol. 2016;16(1):182. Published 2016 Aug 11. doi:10.1186/s12866-016-0803-7
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[xiii] Erb-Downward JR, Thompson DL, Han MK, et al. Analysis of the lung microbiome in the "healthy" smoker and in COPD. PLoS One. 2011;6(2):e16384. Published 2011 Feb 22. doi:10.1371/journal.pone.0016384
[xiv] Leung RK, Zhou JW, Guan W, Li SK, Yang ZF, Tsui SK. Modulation of potential respiratory pathogens by pH1N1 viral infection. Clin Microbiol Infect. 2013;19(10):930-935. doi:10.1111/1469-0691.12054
[xv] Burnett D. Immunoglobulins in the lung. Thorax. 1986;41(5):337-344. doi:10.1136/thx.41.5.337
