Microbiota intestinal y su influencia en el comportamiento.
Intestinal microbiota and behavior influence.
Karla Chaves Morales1 María Catalina Camacho Alvarado2
1 Médico general. Caja costarricense de seguro social, Alajuela Costa Rica
2 Médico general. Caja costarricense de seguro social, San José Costa Rica
Contacto: kchavesm137@gmail.com mariacata.camacho@gmail.com
RESUMEN
El microbioma humano se refiere al conjunto de microorganismos que residen en
el cuerpo, mientras que la microbiota se refiere a la comunidad ecológica de un
nicho o sistema específico. Su transmisión puede ocurrir de forma vertical, desde
los padres a la descendencia y de manera horizontal por las interacciones sociales
y la cohabitación; además puede variar por condiciones propias del individuo. Se
considera que la microbiota intestinal tiene influencia en varios procesos cerebrales, a
través del ahora conocido eje intestino-cerebro (EIC). Este se conforma por el tracto
gastrointestinal (TGI), el sistema nervioso entérico (SNE) y el cerebro. Al establecer una
simbiosis con la microbiota, el huésped puede depender de la misma para funciones
como mielinización, neurogénesis, activación microglial y modulación del entorno.
Sin embargo, de forma colateral la composición y la diversidad de la microbiota
pueden afectar el comportamiento e influir en procesos como el estrés, la ansiedad
y la cognición; y otros desórdenes neurológicos específicos.
Palabras Clave: Microbioma, Microbiota, Intestino, Cerebro, Comportamiento.
ABSTRACT
Cómo citar:
The human microbiome refers to the set of microorganisms that reside in the body,
Chaves Morales, K., &
Camacho Alvarado, M.
while the microbiota refers to the ecological community of a specific niche or system.
C. Microbiota intestinal
Its transmission can occur vertically, from parents to offspring, and horizontally
y su influencia en el
through social interactions and cohabitation; it may also vary due to the individual’s
comportamiento. Revista
Ciencia Y Salud,
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(1),
own conditions. The gut microbiota is considered to influence various brain processes,
through the now known gut-brain axis. This is made up of the gastrointestinal tract, the
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enteric nervous system and the brain. By establishing a symbiosis with the microbiota,
the host can depend on it for functions such as myelination, neurogenesis, microglial
activation and modulation of the environment. However, collaterally, the composition
and diversity of the microbiota can affect behavior and influence processes such as
stress, anxiety and cognition and other specific neurological disorders.
Keywords: Microbiome, Microbiote, Gut, Brain, Behavior.
29/Sep/2021
24/Ene/2022
14/Feb/2022
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INTRODUCCIÓN
El término microbioma fue introducido en el 2001 por el biólogo molecular estadounidense Joshua Ledenberg,
quien declaró que los microorganismos simbióticos y los humanos forman una unidad metabólica (1). Las
raíces griegas de la palabra microbioma significan micro: pequeño, y biome: vida; y se define como el
conjunto de microorganismos y sus productos génicos: ácido desoxirribonucléico (ADN), ácido ribonucleico
(ARN) y metabolitos. Se considera que está compuesto por 90 billones de bacterias, arqueas u organismos
unicelulares, microorganismos eucariotas y virus (2).
Gracias al estudio del microbioma humano se amplía la teoría tradicional en la que uno o varios microorganismos
patógenos son responsables de un proceso infeccioso. Ahora se contempla que el ambiente humano es un
ecosistema complejo, donde la pérdida del equilibrio en sus distintos nichos biológicos genera enfermedades
y susceptibilidades inmunológicas (2).
La microbiota se refiere a la comunidad de microorganismos que residen en un hábitat específico, con
poblaciones de especies estables y otras variables (3). Los proyectos Microbioma Humano (HMP por sus
siglas en inglés) y Metagenómica del Tracto Intestinal Humano (MetaHIT) establecieron los primeros catálogos
de genes microbianos de la microbiota humana adulta. Cada hábitat tiene una variación relativamente baja
cuando se compara entre individuos sanos de una misma distribución geográfica, raza, origen étnico y fase
de la vida (2).
Clásicamente, la labor y el parto se catalogan como la primera y mayor exposición al complejo microbiota. Este
es un mecanismo primordial de transferencia intergeneracional de microbioma en los mamíferos, conocido
como transmisión vertical, extendiéndose directamente de los padres a la descendencia (4). Sin embargo,
existe evidencia que sugiere que la primera exposición a microorganismos ocurre en la vida intrauterina.
La exposición a factores estresantes durante la gestación altera el microbioma materno. Esto promueve
respuestas inflamatorias y traslocación bacteriana a la placenta, conlleva cambios neuroinflamatorios fetales
y provoca diferencias en el neurodesarrollo que persisten en el adulto (5).
Las bacterias neonatales preparan el desarrollo de sistemas inmune, metabólico, hormonal y nervioso. En
condiciones naturales, la leche materna tiene una implicación notable en el desarrollo sensorial y motor
al contener microbiota comensal. Procesos como la dentición y maduración del sistema gastrointestinal
permiten recibir alimentos sólidos aumentando la diversidad (4,6).
La transmisión horizontal de microbioma comprende las interacciones sociales y cohabitación. También está
determinada por factores propios en el individuo como: la dieta que a largo plazo corresponde al determinante
primario de la microbiota humana intestinal; la genética del huésped, ejercicio, infecciones, estrés y ciclos de
sueño. Una de las formas más dramáticas de influir el microbioma corresponde al uso de antibióticos, aún
en ciclos cortos, dado que los genes de resistencia pueden persistir en la comunidad microbiana después
del término de la terapia (6,7).
MATERIALES Y MÉTODOS
La literatura utilizada en la redacción de este documento fue obtenida mediante búsqueda en PubMed y
Cochrane Database, con palabras en idiomas español e inglés, como: microbioma, microbiota, intestinal,
intestino, comportamiento, social, influencia, alimentos, dieta, enfermedad neurológica y cerebro. Se brindó
prioridad a información actualizada en los últimos cuatro años.
DESARROLLO
La microbiota humana establece una relación simbiótica con el hospedero, la colonización ocurre en piel,
vías respiratorias, sistema reproductivo, oral y tracto gastrointestinal. Aporta funciones de protección
ante patógenos por modulación de la respuesta inmune. En la piel produce péptidos antimicrobianos y
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ácidos orgánicos que reducen el pH, funcionando como barrera, variando según la temperatura, humedad,
distribución glandular y profundidad de la piel. En el tracto respiratorio, previamente considerado estéril,
varía en vía respiratoria alta y baja; y evita el avance de patógenos a lo largo del mismo. En el caso de la
mujer, el tracto reproductivo está compuesto principalmente por lactobacilos que se asocian con un estado
saludable, acidifican el entorno y actúan de barrera ante la colonización de otros microorganismos (2,8).
El potencial oxidación-reducción, gradientes químicos y nutricionales, inmunidad del huésped y la capa
mucosa son algunos de los factores asociados a la variabilidad espacial en la composición de la microbiota
en el TGI. Se cree que el esófago alberga algunas bacterias y levaduras, probablemente provenientes de la
orofaringe por la deglución o gástricas por reflujo gastroesofágico (9). A nivel estomacal, el pH ácido del
estómago previene el crecimiento bacteriano, aunque desde los años ochenta se reconoce la colonización
por Helicobacter pilory, donde estudios de secuenciación de ARN confirman la presencia de distintos filotipos
en biopsias gástricas (2).
El intestino delgado y el intestino grueso constituyen la región con mayor densidad microbiana, poseen
papeles metabólicos en producción de vitaminas, nutrientes esenciales y de protección, al actuar como barrera
contra las infecciones. Asimismo, posee un efecto modulador inmune endocrino y actúa en la secreción de
neurotransmisores que comunican el intestino y el cerebro (5,8). Existen diversas técnicas por las cuales se ha
estudiado la composición intestinal. Entre las más relevantes se encuentran el cultivo microbiano, microscopía
electrónica, secuenciación de segunda generación, metagenómica (caracterización de todos los genes de
un nicho), metaproteómica (caracterización de proteínas) y metabolómica (caracterización de metabolitos).
Por medio de ellas, se conoce la presencia de bacterias, arqueas, hongos, virus y bacteriófagos (9).
El concepto de biogeografía explica cómo los compartimentos intestinales cuentan con una comunidad
miocrobiana distinta, presentándose una mayor diversidad de proximal hacia distal; es decir, se cuenta con
menor número a nivel de duodeno y yeyuno que en íleon distal y colon (2). Es probable que esto corresponda
de manera directamente proporcional a la disponibilidad de nutrientes. A su vez, la composición varía de
manera importante entre individuos, lo cual dificulta la posibilidad de establecer una microbiota sana de
referencia, aunque se habla de cuatro familias dominantes: Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria, y
Actinobacteria (9).
La bidireccionalidad de la microbiota se ha estudiado ampliamente al trasplantar complejos fecales en
ratones libres de gérmenes. De esta forma, al realizar el trasplante de un donador humano sano a un ratón, se
estimula la producción de serotonina y se disminuye el tiempo de tránsito intestinal. Por otro lado, al utilizar
moduladores del tránsito intestinal como polietilenglicol o loperamida, se observan cambios significativos
en la microbiota intestinal de estos roedores (9).
Más allá de la influencia loco regional, la microbiota a su vez puede verse alterada según la experiencia.
Emociones y situaciones estresantes pueden causar un cambio en la biodiversidad bacteriana (vía descendente),
resultando en un crecimiento preferencial de ciertas comunidades y asimismo, la microbiota puede influenciar
procesos del sistema nervioso central (SNC) (vía ascendente). Estos procesos hacen referencia al “eje
intestino-cerebro (EIC)” (10,11).
Según investigaciones la señalización del EIC ocurre mediante tres vías principales: el décimo par craneal,
el sistema inmune y por metabolitos microbianos. Mediante un modelo murino en 2011, se describe que el
principal circuito de modulación entre el TGI y el SNE corresponde al nervio Vago o décimo par craneal, el
cual posee divisiones eferentes y aferentes (12). En 2008 se indica que la simbiosis bacteriana es crucial en
la maduración del sistema inmune y que este sistema provee otra ruta de comunicación entre los gérmenes
y el cerebro (13). En información más reciente, se ha reconocido que las bacterias intestinales contribuyen
al metabolismo del hospedero por la producción de metabolitos, detallados más adelante, que influyen en
las funciones fisiológicas (14).
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La división aferente del nervio Vago conecta el TGI con el núcleo del tracto solitario (NTS) y niveles superiores
de control emocional del cerebro mamífero. Aunque se sabe que la porción sensitiva del nervio Vago guarda
una relación directa con el SNE, se desconocen los mecanismos específicos de señalización (10). Se cree
que el nervio Vago tiene la capacidad de censar señales microbianas mas no realiza una interacción directa
con la microbiota. Estudios sugieren que existe una modulación mediada por células enteroendocrinas y
enterocromafines del epitelio gastrointestinal. Las bacterias intestinales producen metabolitos como butirato,
propionato, acetato y valerato, los cuales se asocian a las funciones de motilidad, secreción e inflamación
intestinal (9).
Tejidos en el cerebro y el intestino son derivados del ectodermo en el desarrollo fetal y comparten vías de
señalización, incluyendo los neurotransmisores y neuropéptidos. La serotonina es uno de los reguladores más
importantes en el eje intestino-cerebro-microbioma; regula funciones conductuales y fisiológicas incluyendo
la ansiedad, entorno, vigilancia, agresión, humor, impulsividad, sueño y apetitito (15).
Los ácidos grasos de cadena corta, productos del metabolismo bacteriano, estimulan la enzima triptófano-
hidroxilasa, desencadenando producción de serotonina (5-HT) en las células enterocromafines. Aferencias
vagales envían señales al NTS y al núcleo Dorsal del Rafé, donde se encuentra la mayoría de neuronas
serotoninérgicas a nivel cerebral. A su vez, se producen señales que viajan hacia centros superiores de
control emocional y de regulación del estado de ánimo (10). Otros neurotransmisores implicados en las vías
de señalización corresponden al cortisol, norepinefrina y dopamina (15).
El eje hipotálamo-pituitario-adrenal representa otra ruta de influencia del eje intestino cerebro. Regula la
respuesta del cuerpo al estrés y su disregulación está asociada con desórdenes de salud mental. Al estudiarlo
por primera vez se mostró que los ratones libres de gérmenes tienen una respuesta exagerada en el mismo,
lo cual disminuye al suplementarlos con bacterias como Bifidobacterium infantis, revertiendo síntomas
depresivos. En otros estudios fueron tratados de forma crónica con Lactobacillus rhamnosus moderando
también la ansiedad (16).
El sistema inmune intestinal se encarga de la tolerancia homeostática de organismos comensales y de la
protección del cuerpo contra patógenos de manera simultánea. La respuesta inmune a microbios en el SNE
está mediada por receptores tipo toll (RTT) y peptidoglicanos donde parte de su función es prevenir una
respuesta inmune inapropiada. Algunos productos microbianos como los lipopolisacáridos (LPS) pueden
llegar al SNC por medio de la circulación. En modelos animales con roedores, se han encontrado RTT a nivel
de la microglia en enfermedades como Alzheimer, Parkinson, dolor y depresión, sugestivos de expresión
génica producto de cambios en la microbiota (17).
Pequeñas moléculas producidas por el microbioma pueden causar cambios neurofisiológicos por medio
de cuatro vías: sanguínea, humoral, inmunológica y neuronal (18). Se ha estudiado la participación de la
microbiota en procesos como mielinización, neurogénesis, activación microglial y modulación del entorno,
además de alteración de la neurofisiología del cerebro en regiones clave para el comportamientos social y
ansioso, incluyendo amígdala e hipocampo. Al comprometer este último puede alterar el aprendizaje y la
memoria (19,20).
Esta red bidireccional de terminaciones entéricas y vagales activadas por metabolitos y sustancias neuroactivas
producidas en el lumen intestinal, depende de la traslocación de estas señales desde la mucosa intestinal al
flujo sanguíneo y de la barrera hematoencefálica al cerebro (21,22).
La composición del microbioma intestinal difiere entre individuos y es más parecida al comparar la microbiota
de un mismo sujeto a lo largo de la vida que entre distintas personas, de un mismo contexto étnico-socio
cultural, como se mencionó anteriormente. Dicha composición y su diversidad están asociadas a los cambios
de personalidad. Personas con mayor sociabilidad poseen mayor diversidad microbiana, comprobando
que el ambiente social puede promover la diversidad, los géneros Akkermansia, Lactococos y Oscillospira
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son más abundantes en estos individuos. Los géneros Desulfovibrio y Sutterella fueron más abundantes en
individuos menos sociales. A su vez, las personas con menor diversidad se asocian a niveles superiores de
estrés y ansiedad (23).
Aquellos que comen alimentos con probióticos y prebióticos naturales tienen niveles significativamente
menores de ansiedad y estrés, son menos propensos a sufrir dichas enfermedades en comparación con
individuos que los consumen de forma suplementaria (23). En un reporte con voluntarios sanos que recibieron
suplementación prebiótica con un producto comercial que contiene galactooligosacaridos por tres semanas,
reveló que los participantes mostraron un nivel de vigilancia disminuido a información negativa o positiva
con respecto al grupo placebo (24). Los probióticos pueden modular la serotonina en la corteza frontal y
los metabolitos dopaminérgicos corticales, disminuyendo los síntomas depresivos; y así pueden mejorar el
humor en humanos y el desempeño en test cognitivos (16).
El estrés puede provocar cambios en los hábitos de alimentación, incrementando la sobrealimentación y
obesidad, exacerbando síntomas depresivos. La grasa interfiere en la síntesis de serotonina, mientras que
las proteínas tienen un efecto opuesto. Se ha hipotetizado que dietas altas en grasa causan desórdenes de
humor y dietas similares a las mediterráneas generan un efecto contrario. Estas dietas ricas en vegetales,
frutas y nueces, bajo consumo de carnes y consumo moderado de vino tinto, poseen relación con la duración
del sueño, asociando a patrones de 6-7 horas por noche con mayor calidad del descanso y reducción del
insomnio (15). Se ha evidenciado que las frutas y los vegetales incrementan las sensaciones de satisfacción y
felicidad. Las nueces mejoran el humor y reducen la tensión o ansiedad. Los antioxidantes incluidos el folato,
vitamina E y omega 3 poseen características neuroprotectoras (25).
El EIC también influye en cambios del comportamiento de desórdenes neurológicos específicos, los más
sobresalientes corresponden a: trastornos de espectro autista, enfermedad de Parkinson y enfermedad de
Alzheimer (16).
En el desarrollo de trastornos del espectro autista, la genética es un factor clave en la patogénesis, pero
se estima que más del 50% de la neurobiología conduce a factores no hereditarios. Se ha demostrado que
niños con autismo han recibido menor consumo de suplementos de fibra y menor lactancia materna. Una
manifestación usualmente no reconocida de estos desórdenes es la marcada comorbilidad de síntomas
gastrointestinales (16). El trasplante de microbiota intestinal de donadores humanos con autismo a ratones
libres de gérmenes reveló que la colonización fue suficiente para inducir un comportamiento autista en los
animales (26).
La formación de agregados de la proteína alfa sinucleína corresponde a uno de los pilares en la patología de
la enfermedad de Parkinson. Dicha proteína se ha identificado en la mucosa y submucosa de fibras nerviosas
y ganglios de pacientes con síndromes parkinsonianos. Alguna evidencia pre clínica sugiere que puede ser
transportada al cerebro vía nervio vago. Cuando los ratones fueron colonizados por microbiota de pacientes
con Parkinson desarrollaron déficits motores y neuroinflamación (16).
Los cambios en la microbiota de los pacientes con Alzheimer se asocian a mayores concentraciones pro
inflamatorias y una reducción de los anti inflamatorios, lo que puede iniciar o exacerbar la neurodegeneración
en los pacientes con la enfermedad, sin embargo, esto se ha descrito en pequeños estudios (16).
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Es conveniente que el paciente conozca su condición con el objetivo de tomar decisiones oportunas de
alimentación y prevenir condiciones físicas o mentales desfavorables (25). Sin embargo, la genética nutricional
es un campo novedoso no implementado aún como parte de la terapéutica de trastornos neurológicos.
CONCLUSIONES
Pocas enfermedades crónicas humanas pueden explicarse de manera exclusiva por factores genéticos, se
conoce la participación de múltiples factores ambientales en el desarrollo y progresión de la enfermedad.
El conocimiento de la microbiota intestinal y su interacción en procesos neuroinmunológicos, abre una gran
área de estudio y de terapéutica en el futuro. Sin embargo, a pesar de tecnologías que permiten catalogar de
manera detallada el conjunto de microorganismos con los cuales las personas conviven, aún no se comprende
completamente el mecanismo por el cual pueden interferir en los procesos biológicos humanos.
Se requieren estudios adicionales para determinar con una mayor precisión las consecuencias funcionales
de las vías de señalización conocidas y sus implicaciones en el neurodesarrollo, comportamiento y papel en
enfermedades agudas y crónicas.
Durante los últimos años el consumo de alimentos ha sufrido cambios debido a la variedad y accesibilidad,
provocando efectos positivos y negativos en la salud mental. Desafortunadamente la mayoría de publicidad
se enfoca en promover el consumo de alimentos altos en grasa, azúcares y calorías. Aumentar el consumo
de alimentos no saludables genera experiencias de estrés, emociones negativas o agresivas. Seleccionar
alimentos saludables y variados promueve un estado mental y conductual beneficioso. Por ahora, se puede
asegurar que la alimentación es uno de los pilares de la medicina preventiva.
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