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TECNOLÓGICO DE MONTERREY Escuela de Medicina y Ciencias de la Salud Programa Multicéntrico de Especialidades Médicas “Caracterización de la microbiota, en leche humana temprana, de madres con diabetes mellitus gestacional.” Tesis para obtener el grado de: Especialista en Neonatología presenta: Gelacio Jiménez Blanco Director de tesis: Codirector de tesis: Dr. Med. Víctor Javier Lara Díaz Dr. Víctor Arízaga Ballesteros Monterrey, Nuevo León, México Septiembre, 2019 III Dedicatoria Dedico este trabajo a mi esposa y a mi hija, quienes son mi alegría y la razón de mi esfuerzo y dedicación. IV Agradecimientos Agradezco a mi maestro y mentor el Dr. Víctor Javier Lara Díaz por su apoyo durante todo el proceso de mi formación como especialista en neonatología, además del invaluable apoyo que me brindó en la realización de este trabajo. Agradezco a mis colegas y compañeros Dalia Liliana Rodríguez Reyes y Alan Heriberto Montoya Rincón, quienes fueron pieza clave para la culminación de este proyecto conjunto. Agradezco a mis demás compañeros de residencia: Tania Moreno, Eduardo González, Ángela Ruiz, y Jorge Moreno por su apoyo en las diferentes actividades hospitalarias y académicas mientras nosotros trabajamos en este proyecto. Agradezco a los médicos adscritos al servicio de neonatología del Hospital Regional Materno Infantil de Alta especialidad, por todo su apoyo y facilidades brindadas para poder llevar a cabo este trabajo. Un agradecimiento especial al Dr. Cuauhtémoc Licona Cassani, por permitirnos participar en este proyecto, y a todo al equipo de biotecnología del ITESM, quienes fueron pieza fundamental para el procesamiento y análisis de muestras. V Glosario. ACOG Colegio Americano de Obstetricia y Ginecología (por sus siglas en inglés) ADN Ácido desoxirribonucleico ADNr Ácido desoxirribonucleico ribosomal AGL Ácidos grasos libres ARN Ácido ribonucleico ARNr Ácido ribonucleico ribosomal cm Centímetros cm3 Centímetro cúbico CTOG Curva de tolerancia oral de glucosa DM Diabetes mellitus DM1 Diabetes mellitus tipo 1 DM2 Diabetes mellitus tipo 2 DMG Diabetes mellitus gestacional DNA Ácido desoxirribonucleico (por sus siglas en inglés) ECN Enterocolitis necrosante EPO Eritropoyetina FUM Fecha de última menstruación G Fuerza G g Gramos g/L Gramos por litro HMD Hijo de madre con diabetes hMmSCs Células progenitoras de la leche materna humana (por sus siglas en inglés) HMO Oligosacáridos de leche humana (por sus siglas en inglés) HRMIAE Hospital Regional Materno-Infantil de Alta Especialidad IgA Inmunoglobulina A IgE Inmunoglobulina E IMC Índice de masa corporal Kg Kilogramo Kg/m2 Kilogramo por metro cuadrado LCPUFA Ácidos grasos de cadena larga poliinsaturados (por sus siglas en inglés) m2 Metro cuadrado MCT Triglicéridos de cadena media (por sus siglas en inglés) mg Miligramo mg/dL Miligramos por decilitro mL Mililitro mm Milímetros mmol/L Milimoles por litro ng Nanogramo NIH Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (por sus siglas en inglés) ºC Grados Celsius VI PCR Reacción en cadena de polimerasa (por sus siglas en inglés) pH Potencial de hidrógeno PTG Prueba de tolerancia a glucosa RN Recién nacido RNA Ácido ribonucleico (por sus siglas en inglés) RPM Ruptura prematura de membranas rRNA Ácido ribonucleico ribosomal (por sus siglas en inglés) TLR-1 Receptor Toll tipo 1 (por sus siglas en inglés) TLR-2 Receptor Toll tipo 2 (por sus siglas en inglés) UNICEF Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia (por sus siglas en inglés) VD Variable dependiente VI Variable independiente µg Microgramo µL Microlitro VII Índice de contenidos Dedicatoria ........................................................................................................................ III Agradecimientos ............................................................................................................... IV Glosario. ............................................................................................................................. V Índice de contenidos......................................................................................................... VII Índice de tablas.................................................................................................................. XI Índice de figuras ............................................................................................................... XII Resumen .............................................................................................................................. 1 Caracterización de la microbiota, en leche humana temprana, de madres con diabetes mellitus gestacional ........................................................................................................ 1 Capítulo 1. Planteamiento del problema ............................................................................. 2 Antecedentes .................................................................................................................. 2 Pregunta de investigación............................................................................................... 2 Hipótesis: ........................................................................................................................ 2 Objetivo general: ............................................................................................................ 3 Objetivos secundarios: ................................................................................................... 3 Objetivos exploratorios: ................................................................................................. 4 Justificación .................................................................................................................... 4 Alcance del estudio ........................................................................................................ 5 Capítulo 2. Marco Teórico .................................................................................................. 6 Introducción ................................................................................................................... 6 Lactancia materna .......................................................................................................... 9 Beneficios de la lactancia .......................................................................................... 9 Desarrollo de la glándula mamaria .......................................................................... 10 VIII Anatomía de la glándula mamaria ........................................................................... 11 Maduración de la glándula mamaria ....................................................................... 12 Cambios en el embarazo .......................................................................................... 12 Producción de leche ................................................................................................. 13 Composición de la leche .............................................................................................. 15 Células de la leche humana ..................................................................................... 16 Microbioma humano .................................................................................................... 17 Importancia de la microbiota intestinal en el recién nacido .................................... 18 Caracterización de la microbiota en la leche materna y en tracto gastrointestinal infantil ...................................................................................................................... 20 Efecto de intervenciones maternas en la microbiota materna y neonatal ................ 22 Microbiotadel tracto digestivo adulto ..................................................................... 23 Microbiota del canal vaginal ................................................................................... 24 Microbiota oral materna .......................................................................................... 24 Microbiota del líquido amniótico ............................................................................ 24 Microbiota en meconio ............................................................................................ 25 Microbiota en placenta ............................................................................................ 25 Caracterización de la Diabetes mellitus gestacional .................................................... 26 Metabolismo de la glucosa ...................................................................................... 27 Clasificación ............................................................................................................ 28 Diagnóstico .............................................................................................................. 29 El impacto de la diabetes materna en el neonato ..................................................... 30 Efecto de la diabetes mellitus en el microbioma .......................................................... 34 Capítulo 3. Metodología ................................................................................................... 36 IX Diseño del Estudio: ...................................................................................................... 36 Participantes: ................................................................................................................ 36 Tamaño de muestra ...................................................................................................... 37 Entorno: ........................................................................................................................ 38 Periodo del Estudio: ..................................................................................................... 38 Factores ambientales por controlar: ............................................................................. 38 Inclusión: ................................................................................................................. 38 Exclusión: ................................................................................................................ 38 Eliminación:............................................................................................................. 39 Variables: ..................................................................................................................... 40 Variables Cuantitativas ............................................................................................ 40 Variables Cualitativas .............................................................................................. 40 Definición operacional de las variables ................................................................... 40 Muestras Biológicas ..................................................................................................... 42 Etiquetado de las muestras ...................................................................................... 42 Reclutamiento y recolección de las muestras .......................................................... 43 Métodos de conservación y traslado ........................................................................ 46 Organización ................................................................................................................ 47 Métodos analíticos: ...................................................................................................... 48 Extracción de ADN ................................................................................................. 49 Preparación de bibliotecas y Secuenciación de 16S ................................................ 49 Fuente de los datos y detalles acerca de las mediciones: ............................................. 50 Análisis estadístico ....................................................................................................... 50 Aspectos éticos y regulatorios ...................................................................................... 50 X Fondos .......................................................................................................................... 52 Capítulo 4. Resultados ...................................................................................................... 53 Muestras eliminadas ..................................................................................................... 53 Características de la muestra estudiada ........................................................................ 54 Vía de nacimiento .................................................................................................... 55 Características de las muestras de leche ....................................................................... 56 Determinación de ADN en leche materna.................................................................... 57 Extracción de ADN ................................................................................................. 57 Contenido de ADN en las muestras ......................................................................... 58 Pureza del ADN extraído ......................................................................................... 61 Capítulo 5. Análisis y discusión de resultados .................................................................. 62 Capítulo 6. Conclusión ...................................................................................................... 66 Apéndice ........................................................................................................................... 67 Apéndice 1. Formato de recolección de datos.............................................................. 67 Apéndice 2. Formato de registro de muestras recolectadas. ........................................ 70 Apéndice 4. Carta de aprobación del comité de ética de la Escuela de Medicina ....... 84 Apéndice 5. Carta de aprobación del comité de investigación de la Escuela de Medicina ....................................................................................................................... 85 Apéndice 6. Carta de aprobación del comité de ética e investigación del Hospital Materno Infantil............................................................................................................ 86 Apéndice 7. Constancia de registro de protocolo ante la Secretaría de salud de Nuevo León. ............................................................................................................................. 87 Apéndice 8. Currículum vitae único de Conacyt ......................................................... 88 Bibliografía ....................................................................................................................... 89 XI Índice de tablas Tabla 1 Clasificación de White modificada de las mujeres con diabetes mellitus en embarazo. .......................................................................................................................... 29 Tabla 2 Valores de corte de prueba de tolerancia a la glucosa para diagnóstico de diabetes durante el embarazo. .......................................................................................... 30 Tabla 3 Valores de corte de prueba de tolerancia a la glucosa para diagnóstico de diabetes durante el embarazo. .......................................................................................... 37 Tabla 4 Definición operacional de las variables cualitativas. .........................................40 Tabla 5 Definición operacional de las variables cuantitativas. ....................................... 41 Tabla 6 Características de la muestra estudiada.............................................................. 54 Tabla 7 Mujeres con nacimiento vía cesárea que tuvieron trabajo de parto. .................. 55 Tabla 8 Cantidad de leche extraída en los nacimientos vía vaginal. ............................... 56 Tabla 9 Cantidad de leche extraída en los nacimientos vía cesárea. ............................... 56 Tabla 10 Concentración de ADN obtenida de las muestras ............................................. 58 Tabla 11 Relación de números en placa de gel con ID de protocolo. .............................. 60 Tabla 12 Pureza del ADN extraído, mediante espectrofotometría. .................................. 61 XII Índice de figuras Figura 1: Diagrama de elegibilidad .................................................................................. 53 Figura 2: Volumen de leche obtenida por grupo. ............................................................. 57 Figura 3: Fotografía del ADN en gel muestras 1 a 6........................................................ 59 Figura 4: Fotografía del ADN en gel muestras 7 a 12 ..................................................... 59 Figura 5: Fotografía del ADN en gel muestras 13 a 19 ................................................... 59 Figura 6: Fotografía del ADN en gel muestras 42 a 49.................................................... 60 Figura 7: Fotografía del ADN en gel muestras 52 a 58.................................................... 60 1 Resumen Caracterización de la microbiota, en leche humana temprana, de madres con diabetes mellitus gestacional El estudio de la microbiota ha sido un tema de investigación candente en la última década. A la microbiota se le atribuyen efectos en la salud y en la enfermedad. Las bacterias de la leche materna componen hasta 40% de las bacterias intestinales del recién nacido durante el primer mes de vida. En este estudio se estableció una cohorte de binomios materno-neonatales con embarazos normales y complicados con diabetes mellitus gestacional. Esta cohorte, permitirá en una segunda etapa caracterizar la microbiota mediante secuenciación de ADN. Se recolectaron muestras de 22 binomios que cursaron embarazo sin complicaciones para el grupo control, y 19 binomios que cursaron con diabetes mellitus gestacional para el grupo de estudio. Previa autorización por comités de ética e investigación de todas las instituciones relacionadas, así como de obtención de consentimiento informado por escrito, se tomaron muestras de leche, sangre materna, sangre fetal, placenta, líquido amniótico y meconio. Las muestras fueron procesadas por el departamento de biotecnología del Tecnológico de Monterrey y posteriormente enviadas a un laboratorio nacional Conacyt, para la secuenciación.En promedio,el contenido de ADN de las muestras fue de 86 ng/µL. Se extrajo y purificó ADN de 34 muestras, 19 del grupo control y 15 del grupo que cursó con diabetes mellitus gesatacional. La pureza del ADN obtenido fue ideal en el 88% de las muestras, y en 4 de ellas (12%) el cociente A260/280 y A260/230 es sugestivo de contaminación por proteínas, fenoles y sales. 2 Capítulo 1. Planteamiento del problema Antecedentes Existen ciertas condiciones en la salud materna bajo las cuales se compromete el desarrollo fetal. En México existe una alta prevalencia de mujeres con sobrepeso y obesidad, y gran número de mujeres embarazadas con sobrepeso que desarrollan diabetes gestacional y preeclampsia.1,2 Se ha documentado que existe una correlación directa entre el padecimiento de estas enfermedades durante el embarazo con el desarrollo fetal y morbimortalidad neonatal. Es importante determinar si la leche humana de madres que padecen sobrepeso, diabetes gestacional o preeclampsia tienen una diferente caracterización de la microbiota, la cual puede tener un impacto en la composición de la microbiota intestinal del neonato y lactante. Pregunta de investigación Las condiciones maternas bajo las cuales se origina y se desarrolla un embarazo (Variable independiente) ¿Son capaces de modificar el metagenoma de la lecha materna temprana (Variable dependiente)? ¿Es sensible la microbiota de la leche humana temprana (VD) a las condiciones maternas bajo las cuales se origina y desarrolla un embarazo (VI)? ¿Qué efecto tiene la composición taxonómica de la microbiota de la leche materna de madres afectadas con los padecimientos mencionados (VI) sobre la microbiota intestinal del bebé (VD)? Hipótesis Dado que se trata de un estudio observacional, descriptivo y transversal, no se establece una hipótesis a priori. 3 Objetivo general El presente trabajo corresponde a la primera sección de un trabajo de largo aliento, en el cual se pretende estudiar y caracterizar los elementos diferenciales de la microbiota de la leche humana temprana de binomios madre-hijo, de la zona metropolitana de Monterrey con diversas patologías durante el embarazo. Las patologías estudiadas en el trabajo principal son diabetes mellitus gestacional, obesidad materna, preeclampsia, parto pretérmino, y obesidad en parto pretérmino. El objetivo primario de la primera sección de este trabajo, consiste entonces en establecer una cohorte de binomios materno-neonatales, atendiendo a la representación en la misma de las principales patologías asociadas al embarazo en nuestro país, de modo que en etapas sucesivas de esta cohorte, se procederá al estudio y caracterización de los elementos diferenciales de la microbiota de la leche humana temprana de binomios madre e hijo de la zona metropolitana de Monterrey, que cursaron con alguna de esas patologías mencionadas. En el caso de esta tesis, la patología de interés inmediato es la diabetes gestacional, cuya importancia epidemiológica se describe posteriormente. Objetivos secundarios 1. Se describirá el metagenoma de la leche humana temprana en las condiciones de un embarazo a término, en madres adultas, con edad entre 18 y 34 años, con índice de masa corporal entre 18.5 y 24.9, sin complicaciones intercurrentes y con control prenatal adecuado. 2. Se describirá el metagenoma de la leche humana temprana en madres adultas, con edad entre 18 y 34 años, con índice de masa corporal entre 20 y 29.9, con 4 embarazo de cualquier duración, que reúnan los criterios de Diabetes mellitus gestacional, con control prenatal adecuado. 3. Se determinará si existe diferencia en el metagenoma obtenido, en cuanto a la proporción de los géneros de microorganismos y la diversidad de éstos, considerando al grupo de mujeres sanas como el grupo control. Objetivos exploratorios 1. Se caracterizará la microbiota intestinal de los neonatos pertenecientes a los binomios estudiados. 2. Se caracterizará la microbiota del tejido placentario de los binomios estudiados. 3. Se caracterizará la microbiota de líquido amniótico de los binomios estudiados que tuvieron nacimiento mediante cesárea. 4. Se compararán los hallazgos entre las diferentes muestras biológicas. Justificación No existen al momento de realizar este trabajo, estudios en los cuales se haya descrito la microbiota de la leche materna en mujeres que cursaron con diabetes mellitus gestacional. Solo existe un trabajo de caracterización de microbiota en leche materna de mujeres mexicana, realizado por Amezcua y cols.3 En el estudio de Amezcua únicamente se identificaron microorganismos del tipo Lactobacillus, debido a la tecnología utilizada, que no ofrecía posibilidades más allá del cultivo de organismos ya conocidos, lo que deja abierta la posibilidad de no haber incluido todos los organismos no cultivables. El presente estudio pretende determinar los componentes taxonómicosdiferenciales de binomios madre-hijo de la microbiota de la leche materna de madres con 5 diabetes gestacional y de la microbiota intestinal de sus hijos, con respecto a un grupo control de binomios sanos. Alcance del estudio Este trabajo se lleva a cabo en un hospital regional, que atiende a mujeres de la zona metropolitana de Monterrey y el resto de los municipios de Nuevo León, por lo que tiene una limitación geográfica a esa región. Los hallazgos no se pueden extrapolar a la población que se encuentra fuera del área descrita. Una de las principales fortalezas del estudio, es la cantidad de pacientes que se recolectan, además de ser el primer estudio de caracterización de la microbiota de la leche materna mediante técnicas de secuenciación de Ácido desoxirribonucleico (ADN) realizado en mujeres mexicanas. Debido a que es de los primeros estudios de su tipo, se trata de un estudio exploratorio, transversal y descriptivo. Tendrá la capacidad de originar nuevas hipótesis y preguntas de investigación a partir de los resultados obtenidos. Se identifica un área de oportunidad en la posibilidad de dar seguimiento a los sujetos recolectados, y realizar análisis de la microbiota de manera longitudinal, para ver las características de la microbiota a través del tiempo. Convirtiéndose de esta manera en un estudio longitudinal. 6 Capítulo 2. Marco Teórico Introducción Tradicionalmente, se consideraba que el feto humano sano se desarrollaba dentro de un ambiente libre de bacterias, y al nacimiento, se expone a una amplia variedad de microbios, muchos de los cuales son provistos por la madre durante y después del pasaje a través del canal de parto, un ecosistema ricamente colonizado por una variedad relativamente limitada de categorías taxonómicas bacterianas.4,5 Este concepto ha sido recientemente retado por Aagaard y colaboradores, quienes han demostrado que, en placentas de embarazos considerados sanos, se alberga un microbioma consistentemente diferente del de otras partes del cuerpo, limitado en variedad, pero muy rico en actividad metabólica, con un perfil semejante al de la microbiota oral. En condiciones específicas, la microbiota de la placenta guarda una fuerte asociación en cuanto a su composición con antecedentes de infección urinaria materna en el primer trimestre del embarazo y nacimiento pretérmino.6 Los neonatos a término desarrollan tolerancia inmunológica generada a través de la inducción materna preferencial de células T reguladoras,7 que favorecerían la colonización neonatal por el inóculo de microorganismos presentes en su medio. Solamente una fracción de los microbios a los que el neonato es expuesto inicialmente colonizan permanentemente los nichos disponibles y contribuyen a la microbiota distintiva alojada en el cuerpo del individuo adulto. 8–11 Se sabe también que, independientemente de la vía de nacimiento, las comunidades bacterianas que alojan los bebés son muy semejantes entre los diferentes sitios de su organismo, a diferencia del individuo adulto, que alberga diferentes tipos de organismos en diferentes sitios de su 7 cuerpo. Se ha descrito que los bebés nacidos por vía vaginal se colonizan preferentemente por organismos semejantes a la microbiota del canal vaginal materno, dominados por Lactobacillus, Prevotella, o Sneathia spp. Los recién nacidos mediante cesárea alojan comunidades bacterianas semejantes a las de la piel de sus madres, dominadas por Staphylococcus, Corynebacterium, y Propionibacterium spp. Estos hallazgos establecen un fundamento para el estudio y rastreo del desarrollo del microbioma en relación a la vía de nacimiento.12 La leche humana contiene una serie de componentes de los que carecen las fórmulas, entre los cuales se incluyen inmunoglobulinas, citocinas, factores de crecimiento, lisozima, lactoferrina y oligosacáridos de la leche humana (HMO por sus siglas en inglés). Los HMO son carbohidratos especialmente abundantes en la leche humana, con función similar a los prebióticos, estimulan el crecimiento de Bifidobacterium spp y quizá de Lactobacillus spp de tal modo que alteran la composición microbiana del intestino del neonato y lactante. Se han descrito más de 200 HMO, la mayoría contienen un núcleo de lactosa, modificado covalentemente por fucosilación y/o sialilación. Algunos HMO comparten dominios estructurales de glicanos, los cuales se cree que funcionan como señuelos que previenen la adhesión de patógenos a los enterocitos. En neonatos alimentados predominantemente con fórmula, se ha reportado mayor proporción de colonización por Clostridium, particularmente C. difficile.13–23 En recién nacidos pretérmino, los estudios acerca de la microbiota se han enfocado principalmente a conocer los cambios asociados a condiciones con alta morbilidad, como la enterocolitis necrosante, en los cuales se reporta que hay una reducción en la diversidad microbiana intestinal, comparando con neonatos pretérmino no 8 enfermos,24 mientras que otros estudios han reportado una proporción más abundante de Proteobacteria, incluyendo Citrobacter spp.25 Muy poco se sabe acerca de este proceso de establecimiento del microbioma en otras condiciones perinatales que son relativamente más frecuentes en la práctica clínica, entre ellas, el embarazo complicado por sobrepeso-obesidad materna, los estados de diabetes gestacional, la preeclampsia, y especialmente, las diferencias entre la población de neonatos a término y pretérmino tardío en estas condiciones, las cuales son el foco de atención de este estudio. 9 Lactancia materna Según el Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF), a nivel mundial el 38% de los niños menores de 6 meses que viven en países en vías de desarrollo reciben lactancia materna exclusiva. En México la lactancia materna es menor a lo que recomienda la OMS, y desciende rápidamente con la edad del niño. Actualmente la duración promedio de alimentación al pecho materno en México es de 10 meses, sin embargo, solo 14% de las madres que dan pecho materno lo realizan de forma exclusiva.26 Beneficios de la lactancia Según datos del UNICEF, si todos los niños se alimentaran con leche materna desde la primera hora de vida, de manera exclusiva hasta los 6 meses de vida, y continuaran hasta los dos años, se evitarían 800 mil muertes infantiles cada año.27 La leche materna tiene beneficios demostrados en lo que corresponde a nutrición, función gastrointestinal, sistema inmune, y bienestar psicológico. Varios de los componentes de ésta, estimulan el desarrollo gastrointestinal y la motilidad, favoreciendo la maduración del tracto gastrointestinal. Tiene además factores protectores para disminuir el riesgo de enterocolitis necrosante y otras infecciones.28 La leche materna tiene función antimicrobial, ya que posee agentes antimicrobianos que persisten incluso después de la lactancia. Estos agentes resisten a las enzimas digestivas, y actúan como barrera a nivel de mucosas. Se componen de proteínas: lactoferrina, Inmunoglobulina A (IgA) y lisozimas. Contiene lípidos, tales como ácidos grasos libres y monoglicéridos, que actúan lisando virus, bacterias y 10 protozoarios.29 Los hidratos de carbono que contiene son oligosacáridos y glicoproteínas. Éstos se encargan de favorecer la colonización intestinal por Bifidobacteria y Lactobacillus. Comparada con la fórmula, se ha demostrado que la leche materna incrementa la velocidad de vaciamiento gástrico. Tiene beneficios específicos para los recién nacidos prematuros, como incremento de la actividad de lactasa intestinal, disminución de la permeabilidad intestinal, y disminución del riesgo de enterocolitis necrosante (ECN). El efecto final de todas estas sustancias es que la leche materna, comparada contra la fórmula, disminuye el riesgo de enfermedades mientras el lactantesea alimentado con ésta.30 En países en vías de desarrollo la morbimortalidad es menor en los lactantes alimentados al seno materno.31 Desarrollo de la glándula mamaria La glándula mamaria del humano es el único órgano que no contiene todos sus tejidos rudimentarios desde el nacimiento.32 Experimenta cambios importantes a través de la vida de la mujer, desde la menarca, embarazo, lactancia y finalmente la involución. El esbozo mamario aparece en la cuarta semana de gestación, cuando el embrión mide apenas 2.5 milímetros (mm) de longitud. Posteriormente se convierte en la línea mamaria en la quinta semana del embarazo y a las seis semanas, comienza su desarrollo como glándula. Los conductos mamarios proliferan durante todo el desarrollo embrionario. El pezón se forma a partir de la capa de ectodermo. A las 16 semanas de gestación, la fase de ramificación ha producido entre 15 a 25 líneas epiteliales que se convertirán en los alveolos secretores. A las 28 semanas de gestación las hormonas 11 placentarias entran a la circulación fetal e inducen la canalización del tejido mamario fetal. Los conductos lactíferos y sus ramas se desarrollan de la excrecencia hacia el lumen. Al término del embarazo ya existen entre 4 y 18 conductos mamarios que forman la glándula mamaria. Anatomía de la glándula mamaria La glándula mamaria madura se localiza en la fascia superficial, entre la segunda y sexta costillas y superficial al músculo pectoralis. Mide de 10 a 12 centímetros (cm) de diámetro. El grosor central de la glándula es de 5 a 7 cm. En la fase no gestante tiene un peso de aproximadamente 200 gramos, durante el embarazo aumenta a 400-600 gramos y en la lactancia hasta 800 gramos.32 La piel de la glándula contiene el pezón y la areola. La piel que recubre la glándula es delgada, flexible y elástica. El pezón es una elevación cónica en el centro de la areola. Contiene fibras de músculo liso y es altamente rico en terminaciones sensitivas y fibras de dolor. Tiene una superficie verrugosa y glándulas sebáceas y apócrinas, pero no cabello. En la superficie de la areola se encuentran las glándulas de Montgomery, las cuales sufren hipertrofia durante el embarazo y la lactancia. Las glándulas de Montgomery son responsables de secretar un material seboso, que permite lubricar el pezón y la areola mientras el bebé succiona. Cada pezón contiene entre 4 y 18 conductos lactíferos, de los cuales 5 a 8 son conductos principales.33 Estos conductos terminan como orificios pequeños en la punta del pezón, a través de los cuales sale la leche. La sangre que llega a la glándula mamaria recibe irrigación de sangre a partir de ramas de las arterias intercostales y ramas perforantes de la arteria torácica interna. La 12 fuente principal de sangre proviene de la arteria mamaria interna y de la arteria torácica lateral. El drenaje linfático principal llega a los ganglios axilares y paraesternales, siguiendo el trayecto de la arteria torácica. Maduración de la glándula mamaria Con el comienzo de la pubertad, hay un nuevo crecimiento de la glándula mamaria, y agrandamiento del pezón, así como también hiper-pigmentación de éste. El desarrollo que comienza en esta etapa de la vida se divide en dos procesos diferentes: organogénesis y producción de leche. Se le llama organogénesis al crecimiento ductal y lobular. Inicia en la pubertad y continúa a través de ésta. Se caracteriza por crecimiento del parénquima del seno, y aumento de la grasa acompañante. Durante los ciclos menstruales, continúa existiendo una proliferación microscópica y regresión del tejido ductal. La glándula mamaria continúa creciendo lentamente, hasta los 28 años, a menos que el embarazo interrumpa este proceso. Cambios en el embarazo Durante el primer trimestre ocurre un rápido crecimiento y ramificación del sistema ductal terminal gracias a las hormonas circulantes. Hay una infiltración cada vez mayor del tejido intersticial con linfáticos, células plasmáticas y eosinófilos. En el tercer trimestre, el crecimiento celular disminuye y los alveolos se empiezan a llenar de calostro.32 13 Producción de leche La lactancia se considera fisiológicamente como la finalización del ciclo reproductivo. El ser humano se encuentra entre los mamíferos mas inmaduros y dependientes al momento del nacimiento. La leche materna brinda los nutrientes más apropiados para el recién nacido. Durante el embarazo, la glándula mamaria tuvo una preparación para poder aportar los nutrientes al lactante. A partir de la semana 16, la glándula mamaria se encuentra en condiciones para llevar a cabo una lactancia completa. El control hormonal de la lactancia se puede describir con cinco procesos en la glándula mamaria. En orden cronológico, estos procesos son: embriogénesis, mamogénesis, crecimiento mamario, lactogénesis (iniciación de la secreción), lactancia (secreción completa) e involución.32 La lactogénesis tiene dos etapas. La etapa I de lactogénesis se lleva a cabo durante el embarazo y finaliza cuando la glándula está lo suficientemente diferenciada para secretar leche. Las concentraciones elevadas de progesterona evitan que ocurra secreción de leche antes de tiempo. La etapa II de lactogénesis consiste en el inicio de secreción copiosa de leche, que ocurre posterior al parto y alumbramiento de la placenta. Los niveles de progesterona disminuyen abruptamente en los primeros 4 días por un factor de hasta 10 veces menos.34 Durante el embarazo las hormonas progesterona, prolactina y posiblemente lactógeno placentario son las responsables del desarrollo del alveolo. La progesterona es la hormona principal que inhibe la producción de leche. Durante el embarazo los niveles de prolactina se mantienen superiores a 200 ng/mL. Los niveles de prolactina elevados de manera sostenida, y el descenso de la progesterona son necesarios para el comienzo de la 14 etapa II de lactogénesis. La placenta es la fuente principal de progesterona durante el embarazo, y al alumbrar la placenta, los niveles de progesterona bajan súbitamente. Aproximadamente a las 36 horas posparto en multíparas y las 72 horas en primíparas, ocurre un incremento de diez veces del volumen de leche producido, el cual aumenta de 50 a 500 mL al día. A este aumento se le conoce como la “bajada de leche”. Además de la prolactina, la insulina y los glucocorticoides son esenciales para la síntesis de leche. En mujeres que cursan con retención de placenta, operación cesárea, diabetes o estrés durante el nacimiento se ha observado lactogénesis retrasada.35 En las mujeres con diabetes durante el embarazo, son varios los factores que contribuyen a una lactogénesis retrasada, entre ellos se incluyen: obesidad previa al embarazo, edad materna avanzada, y uso de insulina.36 Cuando la extracción de leche no comienza en las primeras 72 horas, los cambios en la composición de la leche asociados con la lactogénesis ocurren de forma reversa, y la probabilidad de que exista una lactancia exitosa disminuye.37 Las características principales de la leche inicial son concentraciones iniciales elevadas de sodio, cloruro, inmunoglobulinas y lactoferrina, con poca lactosa y nula caseína. En el primer día se puede llegar a producir hasta 100 mililitros de leche y para el día 5, ya se producen entre 500 y 750 mililitros de leche. Este aumento del volumen de leche es acompañado de una disminución en la concentración de sodio y cloruro en la leche, así como un incremento en la lactosa. Los cambios en las características de la leche durante la lactancia ocurren gracias a los cambios en la permeabilidad de las vías paracelulares. La producción de lactosa es la que determina la producción de leche. 15 Composición de la leche La leche humana es un fluido nutricional altamente específico de especie. Contiene componentes como grasas,proteínas, lactosa y otros micronutrientes. El contenido de grasa en la leche materna constituye un 50 a 60% de sus calorías. En promedio hay 41 gramos de grasa por cada litro de leche (g/L), sin embargo, la variabilidad entre madres es alta, pudiendo ser desde 22 g/L hasta 62 g/L. El glóbulo de grasa esta compuesto por un núcleo de triglicéridos y una membrana de fosfolípidos, colesterol, glicolípidos, proteínas y glicoproteínas. Los triglicéridos del núcleo son de cadena corta, media y larga, incluyendo los ácidos grasos de cadena larga poliinsaturados (LCPUFA por sus siglas en inglés), entre los cuales destacan omega-3, ácido docosahexaenoico, omega-6 y ácido araquidónico. La composición total de grasa es independiente de la dieta materna, sin embargo, la calidad de la alimentación si influye en la concentración de LCPUFA en la leche.38 El contenido de proteínas de la leche varía según la etapa de lactancia, con niveles de hasta 15.8 g/L al comienzo de la lactancia y posteriormente disminuye hasta 6.9 g/L en la leche madura. El contenido de proteínas en la leche materna es bajo, sin embargo, éstas tienen una alta biodisponibilidad para el lactante. La lactosa es el carbohidrato principal en la leche humana, aportando hasta un 40% de la energía contenida. Inicialmente la lactosa se encuentra en concentraciones bajas de 19 g/L, y después de la activación secretora y bajada de leche, incrementa hasta 54 g/L. Los oligosacáridos de la leche humana (HMO) son el tercer componente mas abundante de la leche. A comparación de la lactosa, su concentración es la más elevada en el calostro, hasta 25 g/L y disminuye hasta 5 g/L en la leche madura. Existen más de 16 200 oligosacáridos de la leche humana y cada mujer puede llegar a tener entre 23 y 130 HMO diferentes. Estos oligosacáridos pueden actuar como prebióticos, es decir facilitan un medio para el desarrollo de la microbiota en la leche materna.38 Recientemente se han descrito otros prebióticos diferentes a los HMO, entre los cuales destacan: fructo-oligosacáridos, galacto-oligosacáridos, manano-oligosacáridos, y xylo-oligosacáridos. Se propone que el mecanismo por el cual los prebióticos brindan un beneficio al huésped, es creando un medio óptimo para el desarrollo de microbiota benéfica. Entre los microorganismos que se han relacionado a los oligosacáridos anteriores se encuentran las bifidobacterias, los bacteroidetes y los lactobacilos. Los efectos descritos principalmente son inmunológicos, desde brindar un efecto antiinflamatorio, hasta protección contra diarrea, enterocolitis necrosante o infecciones del tracto respiratorio.39 Células de la leche humana Las células mas abundantes en la leche materna son las células del epitelio luminal CK18+, y lactocitos caseína positivos, que sintetizan proteínas de la leche. Estas células constituyen el 98% de las células contenidas en la leche. El 2% restante de las células, incluye una variedad muy amplia de células, incluyendo leucocitos y células progenitoras, que se han designado células progenitoras de la leche materna humana (hMmSCs por sus siglas en inglés).40 El calostro contiene hasta 146,000 células por mililitro (mL), las cuales disminuyen a 27,500 células/mL en la leche de transición y 23,650 células/mL en la leche 17 madura. Los leucocitos constituyen hasta el 20% de las células del calostro, mientras que en la leche madura son menos del 2% de las células.41 Estudios recientes han encontrado que la leche materna contiene células maternas del sistema inmune, así como una variedad de otras células. Algunos tipos de células son capaces de viajar desde la leche, a través del tracto gastrointestinal del bebé, y llegar a sitios lejanos, como el bazo, el hígado y los nódulos linfáticos.40 Los leucocitos llegan a la leche materna por la vía paracelular, en un proceso llamado diapédesis. En modelos animales los leucocitos de la leche materna sobreviven el intestino neonatal y proveen soporte inmunológico al lactante durante el periodo que recibe alimentación con leche materna. Los leucocitos encontrados en la leche materna incluyen, granulocitos, linfocitos y macrófagos. En el calostro, los macrófagos son los mas abundantes, alcanzando un 50% de los leucocitos totales. En segundo lugar, se encuentran los neutrófilos con un 40% y finalmente los linfocitos en un 5 a 10%. Tanto en calostro como en leche madura, la mayoría de los linfocitos corresponden a células T y únicamente un 6% de los linfocitos son células B.38 Microbioma humano Uno de los proyectos mas grandes de caracterizacion del microbioma humano es el del Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH), en el cual han descrito una cohorte de 242 adultos, en quienes se ha caracterizado la microbiota de cavidad oral, piel, tracto gastrointestinal y canal vaginal, este último en mujeres, mediante análisis de la subunidad 16S y Whole genome shotgun.42 18 El microbioma humano es una colección de bacterias, arqueas, hongos, y virus, todos residiendo dentro del cuerpo humano, incluyendo su material genético.43 La microbiota se refiere a la población microbiana presente en los diferentes ecosistemas del cuerpo.44 Importancia de la microbiota intestinal en el recién nacido Las bacterias de la leche materna componen hasta un 40% de las bacterias intestinales del recién nacido durante el primer mes de vida, cuando son alimentados mayoritariamente con leche materna.45 Estudios previos sugieren que las bacterias provenientes de la leche materna, y la piel areolar son transferidas al intestino del bebé.45 La leche materna estimula la proliferación de una microbiota balanceada y diversa, que inicialmente favorece un cambio de un estado inmunológico predominante Th2 a una respuesta balanceada Th1/Th2, con activación de las células T reguladoras por medio de organismos específicos en la leche materna (Bifidobacteria, Lactobacillus y Bacteroides).46 Un ejemplo de este efecto, es la fermentación de oligosacáridos por medio de bacterias colónicas, las cuales producen un medio ácido que favorece la proliferación bacteriana. Otro efecto de la leche materna es la activación por medio de ácidos grasos de cadena corta, de los receptores en las células T reguladoras y genes bacterianos que actúan como anti-inflamatorias y mediadores de la expresión de las uniones intestinales respectivamente.46 Las bacterias que colonizan el organismo pueden actuar como un órgano auxiliar del cuerpo humano. Existen hasta diez veces mas bacterias en el intestino, que células eucariotas en el cuerpo humano y hasta 100 veces mas genes bacterianos que genes 19 humanos en el cuerpo humano.47 Al contenido genético diferente al del humano se le conoce como metagenoma. Las microbiota intestinal es metabólicamente mas activa que el hígado humano. Se considera que este órgano auxiliar, es esencial para el adecuado funcionamiento y desarrollo del sistema gastrointestinal, especialmente en el recién nacido, quien apenas se está adaptando al medio extrauterino. Las bacterias comensales tienen un papel esencial en el desarrollo del intestino. Estas bacterias, estimulan a los elementos linfoides del intestino. Otra función que llevan a cabo es la de promover el desarrollo de microvellosidades que forman la barrera mucosa del epitelio intestinal. Activan también la liberación de mucina de las células caliciformes epiteliales, para formar una barrera antibacterial con el glicocalix. Las bacterias comensales pueden afectar el desarrollo del sistema inmune innato y también el adaptativo. El recién nacido tiene un predominio de TH2 para conferir protección de un rechazo intrauterino. Se requiere de la colonización bacteriana para favorecer una respuesta balanceada de células T cooperadoras y preparase para la inmunidad adaptatva.46 Se ha descrito recientemente un incrementoen enfermedades inmunológicas y una disminución en las enfermedades infecciosas en el último siglo. Este cambio se explica por la hipótesis de la higiene, el cual implica el estilo de vida occidental, acompañado de una colonización bacteriana interrumpida. En estudios recientes se ha sugerido que bacterias específicas pueden contribuir al desarrollo de tolerancia. Estas observaciones son especialmente relevantes, ya que muchas de estas bacterias están aumentadas en las primeras etapas de colonización en lactantes alimentados al seno materno. Un ejemplo es el polisacárido A, un carbohidrato 20 de superficie de Bacteroides fragilis, que puede interactuar con el receptor Toll tipo 2 (TLR-2), para posteriormente facilitar la proliferación de células T reguladoras.47 De manera similar, algunas especies de Clostridium, han demostrado incremento en las células T reguladoras y protección contra enfermedades mediadas por Inmunoglobulina E (IgE).48 La protección que confiere la leche materna parece ser mediada principalmente gracias a la colonización bacteriana. Caracterización de la microbiota en la leche materna y en tracto gastrointestinal infantil La leche materna contiene bacterias, arqueas, virus y células eucariotas. El ADN bacteriano constituye entre el 91 a 98% de los dominios microbianos en la leche materna, mientras que las arqueas constituyen menos de 0.2%, los virus 0.8 a 8% y las células eucariotas con ADN diferente al humano entre 1 y 4 %.49 Estudios previos han descrito que las comunidades bacterianas encontradas en binomios madre e hijo pertenecen de manera predominante a las divisiones de Proteobacteria en leche materna (Moraxellaceae, Enterobacteriaceae, y Pseudomonadaceae), Firmicutes en la piel areolar (Staphylococcaceae y Streptococcaceae), y Proteobacterias (Enterobacteriaceae) y Actinobacterias (Bifidobacteriaceae) en las heces de los lactantes.45 En una revisión sistemática de la microbiota en la leche materna de mujeres sanas, se reporta presencia de Streptococcus y Staphylococcus como los géneros predominantes en el 50% de los estudios, seguido de Bifidobacterium en un 25% de ellos y Lactobacillus el predominante un 17% de las veces. Estas diferencias dependen del tipo de tecnología utilizada para la detección. Usando el método de PCR, Streptococcus y Staphylococcus 21 fueron los predominantes en 25% de los estudios y Bifidobacterium en el 38%. Cuando se utilizó técnica de secuenciación de nueva generación se encontró a Streptococcus y Staphylococcus como los géneros predominantes en el 100% de los estudios.50 Se han descrito bacterias en los filo Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, y Bacteroidetes. En los Firmicutes se encuentran: Staphylococcus, Streptococcus, Veillonella, Gemella, Enterococcus, Clostridia, y Lactobacillus. El filo Actinobacteria incluye a: Bifidobacterium Propionibacterium, Actinomyces, y Corynebacterium. Las Proteobacterias están compuestas por los géneros: Pseudomonas, Sphingomonas, Serratia, Escherichia, Enterobacter, Ralstonia, Shigella, Klebsiella y Bradyrhizobium. El género Prevotella pertenece al filo de los Bacteroidetes.51,52 Un determinante esencial para la colonización bacteriana intestinal es la leche materna.46 Desde hace mas de 40 años, se conoce que la lactancia materna, particularmente durante las primeras semanas de vida, puede estimular la proliferación de varias cepas de bifidobacterias. Desde 1983 se reportan estudios usando técnicas estándar de cultivos, en donde se compara la microbiota de lactantes alimentados con seno materno y lactantes alimentados con fórmula. Durante las primeras tres semanas, los lactantes alimentados al seno materno presentaron un aumento importante en bifidobacterias y lactobacilos, comparado con los de fórmula, quienes tuvieron una microbiota más madura, caracterizada por enterobacterias y enterococos.53 Parte del efecto “bifidogénico” de la leche materna se atribuye a los ácidos grasos de cadena corta y al potencial de hidrógeno (pH) ligeramente ácido de 5.0 comparado con la fórmula que tiene un pH neutro de 7.1. En otros estudios se ha atribuido la proliferación de bifidobacterias a la presencia de HMO, los cuales constituyen aproximadamente el 8% 22 del total de nutrientes de la leche materna. Los HMO, pasan sin digerir a través del intestino delgado y llegan al colon, en donde son fermentados por la microbiota endógena.54 El término prebiótico se ha utilizado para describir el efecto estimulador que tienen los oligosacáridos sobre las bacterias. En estudios recientes se ha descrito que la microbiota intestinal esta dominada por tres grupos de bacterias, Flexibacter-Cytophaga-Bacteroides, proteobacteria y bacterias Gram-positivas (Firmicutes y Actinobacteria).10 Las poblaciones microbianas intestinales parecen comportarse de manera estable, es decir, los grupos taxonómicos que colonizan inicialmente el tracto gastrointestinal se mantienen durante semanas a meses. La población bacteriana que se desarrolla en etapas tempranas esta determinada hasta cierto punto por las bacterias a las cuales está expuesto el organismo.10 Efecto de intervenciones maternas en la microbiota materna y neonatal La vía de nacimiento, así como también la exposición a antibióticos intraparto, tienen un impacto independiente en la microbiota de la leche materna durante el primer mes después del nacimiento.55 Se ha sugerido que el trabajo de parto pueda aumentar la permeabilidad intestinal, con la consiguiente translocación bacteriana y posterior transferencia de bacterias del intestino materno a la leche materna De acuerdo con un estudio realizado por Azad y colaboradores, el uso de antibióticos profilácticos intraparto están asociados con alteraciones significativas de la microbiota intestinal de los lactantes a los 3 y 12 meses, comparados con lactantes que no estuvieron expuestos.56 Akagawa y colaboradores describieron que los recién nacidos vía vaginal tuvieron una microbiota diferente a los recién nacidos por vía cesárea. Se encontró mayor 23 proporción de Bacteroidales, Lactobacillales y Enterobacteriales en el tracto gastrointestinal de bebés nacidos por vía vaginal comparados con cesárea. Así mismo se describe que en los nacidos por cesárea hubo una mayor proporción de Bacillales. En las familias de Bifidobacteriales, Actinomycetales y Clostridiales no se encuentran diferencias.57 Los factores maternos que afectan la microbiota de la leche materna son obesidad materna, la dieta, antecedentes de atopia y el estado inmunológico materno. Los factores pre y posnatales que afectan a la microbiota de la leche materna son la edad gestacional, la vía de nacimiento, el uso materno de antibióticos y la etapa de la lactancia en que se encuentre la madre.51 Microbiota del tracto digestivo adulto Los mayores cambios que ocurren durante el embarazo en la microbiota intestinal, incluyen un aumento en la carga bacteriana, así como alteraciones en la variedad de microorganismos, sobre todo en las etapas finales del embarazo. En el primer trimestre las mujeres embarazadas tienen una microbiota similar a los controles sanos. En el tercer trimestre ya hay una diferencia importante de las mujeres embarazadas y los controles. Las mujeres embarazadas tienen una abundancia de Actinobacterias y Proteobacterias en la mayoría de las muestras de tercer trimestre. Se describe además disminución en la abundancia de Faecalibacterium y otros productores de ácidos grasos de cadena corta en tercer trimestre. Para el tercer trimestre, la microbiota de cada mujer diverge de una manera impredecible de la caracterización del primer trimestre. El hallazgo más comúnmente 24 observado al final del embarazo fue abundancia de Proteobacterias, las cuales se han descrito en otros estudios como asociadas a disbiosis y estados inflamatorios.58 Microbiota del canal vaginal El microbioma vaginal presenta cambios en su composición, caracterizado por una diversidad disminuida significativamente, mayor estabilidad y mayor número de especies Lactobacillus.59 Microbiota oral materna Los cambios principales en la microbiota oral durante el embarazo incluyen una mayor carga microbiana, niveles mayores de las bacterias patógenas, Porphyromonas gingivalis, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, y Cándida.60 Microbiota del líquido amniótico Se ha estudiado poco el microbioma del líquido amniótico. Aún existe debate sobre el momento en el cual el intestino neonatal comienza a adquirir bacterias comensales, sin embargo estudios recientes han demostrado mediante secuenciación de la subunidad 16S de ARN ribosomal (ARNr), que los perfiles bacterianos del líquido amniótico y del meconio son similares.61 En un estudio realizado por Baldwin y colaboradores, se encontró que en las mujeres con ruptura prematura prolongada de membranas, la composición bacteriana se alteraba de manera importante con el uso de antibióticos y con la duración de éstos. En caso de existir una conexión entre el microbioma del líquido amniótico y el del recién nacido, muy posiblemente los 25 antibióticos prenatales en la madre jueguen un papel importante en el desarrollo de la microbiota intestinal neonatal.62 Microbiota en meconio Algunos estudios han identificado secuencias bacterianas de ADN en muestras de meconio, lo cual apoya la teoría de un origen intrauterino del microbioma.25 En neonatos alimentados con leche materna, la microbiota en meconio tiene un predominio de Bifidobacteria spp, y Enterobacteria spp, mientras que en los neonatos alimentados con fórmula se describe la presencia de Bifidobacteria, E. coli, C. difficile, Bacteroides spp, Prevotella spp, y Lactobacillus spp.63 Microbiota en placenta Son pocos los estudios que han estudiado la presencia de microorganismos en la placenta. Aagaard y colaboradores estudiaron muestras de placenta mediante secuenciación de genoma completo en escopeta (Whole-genome shotgun) y análisis de ADN ribosomal (ADNr) de las subunidades 16S. Se caracterizó la microbiota de la placenta mayoritariamente por bacterias comensales no patogénicas, de las phyla Firmicutes, Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, y Fusobacteria. Así mismo se encontró asociación entre el microbioma placentario con infecciones de vías urinarias que habían ocurrido de manera muy temprana, en primer trimestre.6 26 Caracterización de la Diabetes mellitus gestacional La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad metabólica que se caracteriza por ausencia parcial o completa del efecto de la insulina en el organismo, lo cual tiene como resultado elevación de las concentraciones séricas de glucosa. Es la alteración metabólica más común en mujeres embarazadas. Las mujeres en quienes se detecta intolerancia a la glucosa por primera vez durante el embarazo se clasifican con diabetes mellitus gestacional. La diabetes mellitus gestacional (DMG), es el tipo de diabetes mas común detectado en el embarazo y la frecuencia de ésta, está aumentando en todo el mundo.64 La DMG representa una falta de adaptación a los cambios fisiológicos normales que ocurren durante el embarazo. En etapas tempranas del embarazo se asocian a incremento de las reservas de grasa se incrementan y disminuyen los ácidos grasos libres. Conforme avanza la gestación, la sensibilidad a la insulina disminuye en hígado y en tejidos periféricos, como respuesta a las hormonas maternas. Las hormonas responsables de la disminución en la sensibilidad a insulina son: lactógeno placentario humano, progesterona, estrógeno, cortisol, prolactina y factor de necrosis tumoral alfa. Este cambio metabólico tiene como función incrementar los niveles de glucosa, para así suplir las necesidades nutricionales del feto. Normalmente la disminución de la sensibilidad a la insulina causa un incremento en la insulina materna, sin embargo, en la DMG, este incremento no es adecuado y se manifiesta como hiperglicemia. El diagnóstico se realiza mas comúnmente entre las semanas 24 a 28 de gestación, que se han establecido como las fechas de tamizaje de rutina para diabetes gestacional. 27 Se ha observado un incremento en la prevalencia de diabetes durante el embarazo en los últimos 20 años.65 Se espera que para el 2050 se incremente otro 165% la incidencia de este problema.66 En Estados Unidos, hasta el 7% de los embarazos cursan con diabetes mellitus, mientras que en México la cifra es de hasta 17%.67 Los factores de riesgo principales para desarrollar diabetes mellitus gestacional son un alto índice de masa corporal (IMC) o un peso materno menor al percentil 15. Metabolismo de la glucosa El embarazo se considera un estado diabetógeno en el cual aumentan los niveles postprandiales de glucosa, además existe una mayor respuesta a la insulina al final del embarazo. En la etapa temprana del embarazo, se considera metabólicamente que existe un estado anabólico, ya que aumentan las reservas maternas de grasa y disminuye la concentración de ácidos grasos libres (AGL).68 Al comienzo del embarazo se observa una disminución de los requerimientos de insulina, la cual puede ser consecuencia de un aumento transitorio en la sensibilidad a la insulina, sobre todo en mujeres con sensibilidad disminuida. Durante el embarazo existe un aumento del 30% en la producción hepática de glucosa en ayuno, según avanza el embarazo.69 La concentración fetal de glucosa depende del tamaño del feto y de la edad gestacional, además de la concentración materna de glucosa.70 Hay y colaboradores, describieron en un modelo de oveja, que el tejido uterino, placentario y fetal, utilizan la tercera parte de la glucosa materna.71 El principal transportador de glucosa en la placenta es el GLUT1, ubicado en el sincitiotrofoblasto72. El GLUT1 se encuentra en las microvellosidades de las membranas basales. El peso placentario al nacer se ha 28 correlacionado con el peso del bebé al nacer, es decir con la masa corporal grasa y magra.73 La implicación de éstos datos, es que el metabolismo materno al comienzo del embarazo, así como la resistencia y la respuesta a la insulina, pueden influir en el crecimiento y en la expresión de los genes placentarios, lo cual se observa clínicamente como un crecimiento fetal exagerado al final del embarazo.64 Clasificación Las formas más comunes de diabetes son la diabetes mellitus tipo 1 (DM1) y diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Durante el embarazo pueden ocurrir todas las formas de la diabetes, entre ellas las diabetes de causa genética como el tipo MODY. La clasificación de la diabetes en el embarazo se describió por la Dra. White desde 1949 y actualmente es la que se continúa utilizando. En la clasificación de White modificada, se toma en cuenta factores como la edad de diagnóstico, la duración de la enfermedad, afección vascular y la necesidad de tratamiento, entre otros, para clasificar a las mujeres embarazadas con DM y de acuerdo con su categoría establecer riesgo de morbimortalidad materno-infantil. La DMG comparte muchas de sus características metabólicas con la DM2. De acuerdo con la clasificación de White, la DMG se puede clasificar en las categorías A1 y A2. Cuando el control se logra únicamente con cambios en estilo de vida y alimentación se considera categoría de White A1. En aquellos casos en los cuales la DMG requiere tratamiento farmacológico de cualquier tipo, se considera categoría de White A2. La diabetes tipo 2, se considera categoría B en la escala de White. 29 Tabla 1 Clasificación de White modificada de las mujeres con diabetes mellitus en embarazo. Categoría: Edad del comienzo de la diabetes (años) Duración (años) Enfermedad vascular Necesidad de insulina o demedicación oral Diabetes gestacional A1 Cualquiera Cualquiera No No A2 Cualquiera Cualquiera No Sí Diabetes pregestacional B Más de 20 Menos de 10 No Sí C 10 a 19 O 10 a 19 No Sí D Menos de 10 O más de 20 Sí Sí F Cualquiera Cualquiera Sí Sí R Cualquiera Cualquiera Sí Sí T Cualquiera Cualquiera Sí Sí H Cualquiera Cualquiera Sí Sí Tomado de Obstetrics: Normal and Problem Pregnancies.64 Diagnóstico La DMG se define como una intolerancia a los hidratos de carbono de severidad variable, que se detecta por primera vez durante el embarazo. Hasta el 50% de las mujeres con DMG desarrollan DM2 en el transcurso de su vida.74 Las mujeres con factores de riesgo, tales como embarazo previo con DMG, alteración en el metabolismo de los hidratos de carbono, obesidad con un IMC mayor a 30, deben realizarse prueba de escrutinio a la semana 16 de embarazo. El resto de las mujeres se deben realizar la prueba de escrutinio entre la semana 24 y 28.74 El abordaje actualmente recomendado por el Colegio americano de obstetricia y ginecología (ACOG por sus siglas en inglés) es en dos pasos. La prueba de tamizaje inicial se realiza con 50 gramos de glucosa oral, y el límite se fija en 135 miligramos por decilitro (mg/dL) una hora posterior a la ingesta. Aquellas mujeres que exceden el límite permitido deben realizarse una segunda prueba con 75 o 100 gramos de glucosa oral, y curva de glucosa durante dos o tres horas, respectivamente. Para considerarse positiva la prueba, se deben registrar o más valores por encima del límite establecido. 75 La curva de 30 tolerancia oral de glucosa (CTOG) con 75 o 100 gramos, se debe realizar por la mañana, después de un ayuno durante la noche entre 8 y 14 horas, y haber llevado una dieta sin restricciones (más de 150 gramos de carbohidratos por día) por al menos tres días, sin límite en la actividad física. El sujeto debe permanecer sentado y no fumar durante la prueba.76 Tabla 2 Valores de corte de prueba de tolerancia a la glucosa para diagnóstico de diabetes durante el embarazo. Cantidad de glucosa CTOG 2 horas CTOG 3 horas 75 gramos 100 gramos Glucosa en ayuno (minuto 0) t95 mg/dL (5.3 mmol/L) t95 mg/dL (5.3mmol/L) Glucosa a los 60 minutos t180mg/dL (10mmol/L) t180mg/dL (10mmol/L) Glucosa a los 120 minutos t155mg/dL (8.6mmol/L) t155mg/dL (8.6 mmol/L) Glucosa a los 180 minutos No Aplica t140mg/dL (7.8 mmol/L) Tabla con información obtenida de Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus.76 El impacto de la diabetes materna en el neonato Las mujeres con diabetes mellitus, durante el embarazo tienen una probabilidad hasta 5 veces mayor de muerte fetal que las madres no diabéticas. Además, los fetos de mujeres con complicaciones vasculares secundarias a la diabetes, experimentan restricción del crecimiento fetal y muerte intrauterina, incluso en el segundo trimestre.64 La mortalidad fetal, en los embarazos complicados por diabetes, se ha relacionado a la hipoxia intrauterina crónica.77 Un hallazgo que respalda esta hipótesis, es la hematopoyesis extramedular encontrada frecuentemente en mortinatos, hijos de madre con diabetes. En recién nacidos vivos, se ha encontrado en muestras de cordón policitemia y acidemia láctica.64 Las malformaciones congénitas son la causa más común de pérdida perinatal en los embarazos complicados con diabetes tipo 1 o 2. Actualmente las malformaciones 31 justifican el 30 al 50% de la mortalidad perinatal.64 La incidencia de malformaciones mayores en los hijos de madre diabética, oscilan entre 7.5% a 10%.64 La exposición fetal a la hiperglicemia materna puede provocar hiperinsulinemia en el neonato, así como complicaciones a corto y largo plazo, entre ellas obesidad y resistencia a la insulina.78 Cuando los efectos teratogénicos de la diabetes se presentan antes de la séptima semana de gestación, los riesgos de malformaciones mayores: anencefalia, espina bífida abierta, y holoprosencefalia, se multiplican por diez. Las malformaciones cardíacas son las más frecuentes en los hijos de madres con diabetes. De éstas, la comunicación interventricular y otras lesiones cardíacas complejas se quintuplican. El defecto congénito más característico de la embriopatía diabética es la agenesia de sacro o displasia caudal, sin embargo, no se considera una malformación patognomónica de la diabetes. La hiperglucemia materna se considera el factor teratógeno principal, sin embargo, también se han considerado otras condiciones como factores teratogénicos. Dentro de los agentes teratogénicos descritos en la diabetes gestacional, se encuentran la hipercetonemia, hipoglucemia, exceso de inhibidor de somatomedina, exceso de radicales libres y ausencia de ácido araquidónico.64 Macrosomía fetal. Se ha definido según los autores como un peso mayor a 4500 gramos al nacer, así como también aquellos recién nacidos con un peso superior al percentil 90 en las gráficas de peso específicas para edad gestacional y sexo. Hasta un 50% de los embarazos con diabetes gestacional, están asociados a macrosomía fetal. Comparado con mujeres sin diabetes durante el embarazo, la incidencia de producto macrosómico es diez veces mayor en las mujeres con diabetes durante el embarazo. Según la hipótesis de Pedersen, 32 la hiperglucemia materna origina hiperglucemia fetal, y ésta a su vez hiperinsulinemia fetal, las cuales se consideran causante del crecimiento fetal excesivo. Los hijos de madre con diabetes (HMD) tienen mayor tejido adiposo en comparación con el tejido magro. El crecimiento de estos fetos es desproporcionado, y las relaciones toracocefálica y hombro-cabeza son mayores que las de los hijos de madres sin alteraciones en la glucosa. Estas diferencias antropométricas, pueden contribuir a la mayor frecuencia de distocia de hombros y traumatismos obstétricos. Hipoglucemia. La hipoglucemia neonatal se debe a una caída brusca de la concentración plasmática de glucosa después de pinzar el cordón umbilical. Es una consecuencia de la hiperinsulinemia a la que se encuentra expuesto el feto y con una frecuencia de hasta el 50% en los hijos de madre con diabetes. Síndrome de dificultad respiratoria. La hiperglucemia y la hiperinsulinemia modifican la biosíntesis del surfactante pulmonar. La insulina puede interferir en la cronología normal de maduración pulmonar. La insulina bloquea la acción del cortisol en los fibroblastos y reduce la producción del factor fibroblástico-neumocítico. Otras alteraciones metabólicas. Los hijos de madre con diabetes presentan una mayor frecuencia de hipocalcemia. Aún así la frecuencia de esta alteración sigue siendo baja, alrededor de 5%. El mecanismo por el cual se origina este problema se asocia con un déficit en la síntesis de hormona paratiroidea, así como también en niveles bajos de magnesio. 33 Policitemia e hiperbilirrubinemia. Los hijos de madre con diabetes presentan ictericia con una frecuencia de hasta 53% cuando se trata de diabetes pregestacional y con frecuencia de hasta 38% cuando se trata de diabetes gestacional. La hiperbilirrubinemia puede ser independiente o asociada a policitemia. En los fetos de madres con diabetes existe una mayor producción de eritrocitos estimulada por aumento de eritropoyetina (EPO). Posiblemente el incremento en la eritropoyetina se deba a un estado intrauterino de hipoxia. Miocardiopatía. Los hijos de madre con diabetes presentan una forma pasajera de miocardiopatía caracterizada por hipertrofia septal. En los casos en que la hipertrofia es significativa, puede causar sintomatología asociada a obstrucción del tracto de salida. La hipertrofia septal se debe a la hiperinsulinemia fetal, la cual ocasiona un depósito de grasa y glucógeno en el miocardio. En los bebés sintomáticos, los síntomas mejoran después del paso de algunas semanas, y generalmente requierensolo tratamiento de soporte. Restricción en el crecimiento fetal. Sucede en las mujeres con diabetes tipo 1 o diabetes tipo 2 de larga evolución, que es complicada con enfermedad vascular o renal. Se sospecha que la restricción sea secundaria a una vasculopatía uteroplacentaria. Otros factores de riesgo maternos son cetoacidosis diabética, hipertensión y preeclampsia. 34 Efecto de la diabetes mellitus en el microbioma La información actual sobre el efecto de la diabetes mellitus en la composición de la leche materna es mínima. No se conoce hasta el momento si existe diferencia en la microbiota de la leche materna comparada con mujeres sin diabetes mellitus. En la hipótesis del origen de la salud y enfermedad, se sugiere que la deficiencia o exceso de nutrientes in-útero y en la infancia temprana programa una susceptibilidad a enfermedades metabólicas en etapas posteriores de la vida. La diabetes y la obesidad materna son consistentemente los factores de riesgo con mayor impacto en la obesidad infantil y otras patologías como DM2, enfermedad hepática no alcohólica y síndrome metabólico, los cuales se están diagnosticando desde los 6 años.79 Estudios en mujeres con obesidad pregestacional describen diferencia en la microbiota intestinal. Las mujeres con obesidad presentaron mayor abundancia de phyla Firmicutes, y a nivel de genus mayor abundancia de Dialister, Coprococcus, Catenibacterium, Actinomyces, Blautia y menor abundancia de Bacteroides.80 Grapov y colaboradores encontraron mediante análisis proteómico, que existe una diferencia significativa en las proteínas del calostro de madres con diabetes mellitus, comparadas con controles sanos.81 La microbiota intestinal de mujeres con diabetes mellitus tipo 2 presenta una reducción en el filo de Firmicutes, además de haber una correlación positiva entre la proporción de Bacteroidetes a Firmicutes con la glucosa plasmática, pero no con el IMC. En mujeres con antecedente de diabetes mellitus gestacional, se encontró una abundancia de la familia Preveotelleceae y a nivel de filo tuvieron una reducción en la proporción de Firmicutes.79 35 En adultos con obesidad, se ha descrito una microbiota intestinal “obesogénica”, caracterizada principalmente por Firmicutes, en lugar de Bacteroidetes. Se ha propuesto que los Firmicutes facilitan la extracción de nutrientes de los alimentos, lo cual favorece una absorción mayor de calorías, favoreciendo así la ganancia ponderal y el incremento de grasa.82 En mujeres embarazadas con sobrepeso, su microbiota intestinal durante el segundo trimestre del embarazo esta compuesta predominantemente por Staphylococcus, Enterobacteriaceae y Escherichia coli, mientras que en mujeres con peso normal tienen mayor proporción de Bifidobacterium y Bacteroides en el tracto gastrointestinal.83 36 Capítulo 3. Metodología Diseño del Estudio: Se trata de un estudio prospectivo, observacional, descriptivo, transversal y comparativo. Participantes: Se reclutaron dos grupos de binomios, madre – hijo. El primer grupo se consideró el grupo control, con madres sanas. El segundo grupo, fue el grupo de estudio, con madres que tuvieron diabetes mellitus gestacional. Se consideró reclutar a 20 binomios en cada grupo. El grupo control estuvo conformado por madres adultas, con edad entre 18 y 34 años, con índice de masa corporal entre 18.5 y 24.9, con embarazo a término (igual o más de 37 semanas) y sin eventos intercurrentes en el embarazo, con control prenatal adecuado y que culminen su embarazo en el Hospital Regional Materno-Infantil de Alta Especialidad (HRMIAE). Se recolectaron en total muestras de 22 binomios. Diez binomios culminaron en cesárea y 12 binomios mediante parto. El grupo de estudio estuvo conformado por madres adultas, con edad entre 18 y 34 años, con índice de masa corporal entre 20 y 29.9, con embarazo de cualquier duración, que reúnan los criterios de diabetes mellitus gestacional, con control prenatal adecuado y que culminen su embarazo en el Hospital Regional Materno-Infantil de Alta Especialidad (HRMIAE). Se recolectaron en total muestras de 19 binomios,13 binomios culminaron en cesárea y 6 binomios mediante parto. 37 Los criterios para considerar Diabetes Gestacional fueron: 1. Por definición se excluye a todas las mujeres con diagnóstico previo de diabetes mellitus. 2. Intolerancia a los carbohidratos de severidad variable que se diagnostica por primera vez durante el embarazo. 3. Se realiza curva de tolerancia oral a glucosa con 75 gramos o 100 gramos, durante dos o tres horas respectivamente. Se considera positiva la prueba con dos o más valores superiores al límite establecido. Previamente se considera un ayuno entre 8 y 14 horas. La elección de la cantidad de glucosa para la prueba fue decisión clínica del obstetra que llevó el control prenatal. Las dos variantes de la prueba están aprobadas y validadas para realizar diagnóstico de diabetes mellitus gestacional. Tabla 3 Valores de corte de prueba de tolerancia a la glucosa para diagnóstico de diabetes durante el embarazo. Cantidad de glucosa CTOG 2 horas CTOG 3 horas 75 gramos 100 gramos Glucosa en ayuno (minuto 0) t95 mg/dL (5.3 mmol/L) t95 mg/dL (5.3mmol/L) Glucosa a los 60 minutos t180mg/dL (10mmol/L) t180mg/dL (10mmol/L) Glucosa a los 120 minutos t155mg/dL (8.6mmol/L) t155mg/dL (8.6 mmol/L) Glucosa a los 180 minutos No Aplica t140mg/dL (7.8 mmol/L) Tabla con información obtenida de Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus.76 Tamaño de muestra Se reclutaron en total a 41 binomios en el estudio. Dado que se trata de un estudio exploratorio y que no se buscó contrastar ninguna hipótesis en particular, no fue necesario realizar una estimación probabilística del tamaño muestral. Debido a la disponibilidad de recursos financieros, se limitó el estudio a un muestreo definido a conveniencia, de casos consecutivos (secuencial), no probabilístico y no aleatorizado. 38 Entorno: Hospital Regional Materno-Infantil de Alta Especialidad, de los Servicios de Salud del Estado de Nuevo León, en la ciudad de Guadalupe, Nuevo León México. Periodo del Estudio: Se reclutaron pacientes entre las fechas de febrero de 2019 y agosto de 2019. Factores ambientales por controlar: Con el fin de controlar los efectos derivados del medio ambiente, se incluyeron exclusivamente madres mexicanas, con residencia los últimos doce meses previos al embarazo en la zona metropolitana de Monterrey (compuesta por los municipios de Apodaca, García, Escobedo, Guadalupe, Juárez; Monterrey, San Nicolás, San Pedro y Santa Catarina) 84, y sus hijos recién nacidos, con los siguientes criterios: Inclusión: 1. Cumplir las características de un solo grupo de estudio. 2. Que acepten la invitación a participar en el estudio, y firmen el documento de consentimiento informado, con sus anexos. 3. Con domicilio en la zona metropolitana de Monterrey. Exclusión: 1. Haber recibido antibióticos durante los 3 meses previos al ingreso al hospital; o haber estado sujetas a tratamientos antibióticos prolongados por más de 3 meses en cualquier momento previo al nacimiento. 2. Haber recibido tratamiento con esteroides en dosis inmunosupresoras o inmumoduladoras. No se incluye a la administración de agentes de maduración pulmonar. 39 3. Tener una dieta vegana, ovolactovegetariana, o que excluya algún grupo de nutrientes (ej. Dieta cetogénica). 4. Antecedente de cirugía bariátrica. 5. Historia de trastornos de la alimentación. Anorexia nervosa, bulimia, comedora compulsiva, etc. 6. Haber recibido tratamiento antineoplásico de cualquier tipo durante su vida. 7. Antecedente de haber tenido una cirugía complicada en los 12 meses previos a la toma de muestra. 8. No tener una FUM confiable. 9. Haber recibido antagonistas
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