Biologia de los microorganismos (1223)

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producidos y secretados por ciertos microorganismos intesti-
nales. Por ejemplo, el microbioma infantil tiene un mayor nivel 
de enzimas productoras de folato que el de los adultos, posible-
mente debido a la capacidad de los adultos de obtener el folato 
(una vitamina esencial) de una dieta más compleja.
Se sabe también que los microrganismos intestinales contri-
buyen a la «maduración» del tracto gastrointestinal. Esto incluye 
activar la expresión de genes cuyos productos catalizan la incor-
poración de nutrientes y el metabolismo en las células epiteliales 
del intestino, preparando el sistema inmunitario en las prime-
ras etapas de la vida para reconocer la microbiota intestinal nor-
mal como no foránea, y el desarrollo de una barrera de mucosa 
para evitar la colonización por bacterias foráneas. Estudios de 
colonización experimental de ratones libres de microorganis-
mos con especies microbianas individuales o con comunida-
des microbianas, han demostrado que la colonización activa la 
expresión de genes para la incorporación de glucosa y la absor-
ción de lípidos y su transporte en el íleo. Esto indica también 
que puede haber una relación entre la composición microbiana 
intestinal y la capacidad del hospedador para conseguir energía 
a partir de su dieta, contribuyendo a anormalidades nutriciona-
les tales como la obesidad, en la que ahora nos vamos a centrar. 
El papel de los microorganismos intestinales 
en la obesidad
La obesidad es un riesgo significativo para la salud que contri-
buye a la elevada presión arterial, enfermedades cardiovascula-
res y diabetes. Los microorganismos bacterianos desempeñan, 
probablemente, un papel en la obesidad humana, aunque los 
mecanismos son aún hipotéticos. La evidencia inicial que rela-
ciona los microorganismos intestinales con la acumulación de 
grasa en el hospedador proviene de estudios con ratones libres 
de microorganismos. En estos experimentos, los ratones nor-
males tenían un 40 % más de grasa corporal que los criados en 
condiciones libres de microorganismos, aunque ambas pobla-
ciones de ratones fueron alimentadas con las mismas raciones. 
Después de que los ratones libres de microorganismos fueron 
inoculados con materia del ciego de un ratón normal, desarro-
llaron una microbiota intestinal y su grasa corporal aumentó, 
aunque no había habido cambios en la comida ingerida o en su 
gasto energético. 
Los ratones genéticamente obesos tienen comunidades intes-
tinales microbianas diferentes a las de los ratones normales, 
con un 50 % menos de Bacteroidetes, un aumento proporcio-
nal de Firmicutes, y una cantidad mayor de Archaea metanogé-
nica (Figura 22.34). Se piensa que los metanógenos aumentan la 
eficiencia de la conversión microbiana de substratos fermenta-
bles, debido a la eliminación de hidrógeno (H
2
), como se men-
cionó al tratar de la fermentación en el rumen (Sección 22.7). 
La eliminación de hidrógeno debería estimular la fermentación, 
haciendo que más nutrientes estén disponibles para su absor-
ción por el hospedador, contribuyendo así a la obesidad.
Las inferencias en modelos animales han sido más dif íciles 
de demostrar con sujetos humanos, debido a que no es factible 
un control estricto de la dieta y del genotipo del hospedador, y 
a que la microbiota intestinal es mucho más dif ícil de manipu-
lar. A pesar de todo, los estudios en humanos, aunque no con-
firman la relación Bacteroidetes-Firmicutes encontrada en los 
ratones, han mostrado que los individuos obesos tienen una 
Firmicutes, pero su proporción varía enormemente de un indi-
viduo a otro —las diferencias en las proporciones en individuos 
van desde >90 % Bacteroidetes a >90 % Firmicutes. En contraste 
con la limitada diversidad en el nivel de filo, la diversidad de las 
especies en el intestino de los mamíferos es enorme. Los cen-
sos más recientes de la diversidad en muestras fecales humanas, 
basadas en millones de secuencias del 16S rRNA, han identifi-
cado entre 3.500 y 35.000 «especies.» Esta gran divergencia es 
debida principalmente a si el umbral de corte de la similitud del 
16S rRNA para definir una especie (  Sección 12.8) es ajus-
tado al 97 % de identidad de la secuencia o a un valor más res-
trictivo (~98-99 % de identidad). Archaea (representada por un 
filotipo estrechamente relacionado con el metanógeno Metha-
nobrevibacter smithii), levaduras, hongos y protistas constitu-
yen solo una pequeña parte de la comunidad intestinal humana 
(comparar con el rumen, Sección 22.7).
Estudios comparativos han mostrado también que los huma-
nos comparten más géneros entre diferentes individuos que con 
otras especies de mamíferos. Esto sugiere que la microbiota 
intestinal de los mamíferos puede tener un «ajuste fino» para 
cada especie de mamífero. Curiosamente, aunque la composi-
ción de la comunidad intestinal presenta una gran variabilidad 
de una persona a otra, la comunidad de cada individuo es rela-
tivamente estable durante largos períodos de tiempo. Además, 
los estudios de secuenciación metagenómica en curso sugie-
ren la existencia de un número limitado de distintas comuni-
dades intestinales bien equilibradas. Se han propuesto tres de 
estas comunidades intestinales, llamadas enterotipos. La aso-
ciación de un individuo con uno de estos enterotipos trasciende 
las fronteras nacionales, los regímenes nutricionales y la etnici-
dad. Las reconstrucciones de las rutas metabólicas basadas en la 
anotación de secuencias metagenómicas sugieren que los ente-
rotipos son funcionalmente distintos: por ejemplo, difieren en 
su capacidad para producir vitaminas. La existencia de estados 
simbióticos alternativos, reflejada por los enterotipos, sugiere 
que el enterotipo de un individuo podría influir en su respuesta 
a la dieta y a los medicamentos, y en su estado general de salud. 
Si esto es cierto, podría dar lugar a nuevos y excitantes concep-
tos y prácticas en el campo de la medicina clínica.
Contribución de los microorganismos intestinales al 
metabolismo humano
Los microorganismos intestinales humanos sintetizan una 
gran variedad de enzimas que permiten procesar los carbohi-
dratos complejos en monosacáridos y la producción de VFAs. 
Los genomas de las especies de Bacteroides comunes en los 
adultos codifican enzimas que catabolizan los polisacáridos, 
lo que es coherente con que estas bacterias estén adaptadas a 
un ambiente intestinal rico en polisacáridos. Incluso si la pro-
porción Bacteroidetes-Firmicutes varía enormemente de un 
individuo a otro, el metagenoma de la comunidad intestinal 
(  Sección 6.10) presenta un conjunto muy parecido de genes 
relacionados con la degradación de carbohidratos complejos. 
Los microorganismos intestinales también intervienen en el 
metabolismo del nitrógeno. De los 20 aminoácidos necesarios 
para los humanos, se dice que 10 de ellos son nutrientes esen-
ciales porque no podemos sintetizarlos en cantidad suficiente. 
Aunque obtenemos los aminoácidos esenciales, tales como 
la lisina, de la comida, estos nutrientes pueden ser también 
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