Para los que nos dedicamos a la biología o la medicina, nos es muy familiar hablar de microbios como algo que forma parte de nosotros, pero la mayoría de la gente piensa que los microbios son algo malo, algo que nos perjudica. La realidad es que en un solo ser humano viven unos 100 billones de microorganismos y su presencia es beneficiosa. Y no, por mucho que nos duchemos no podemos eliminarlos!

 For those who are dedicated to biology or medicine, talking about microbes as something that is part of us is very familiar. But, most people think that microbes are bad, something that hurts us. In fact, about 100 trillion microorganisms live in a single human being and their presence is beneficial.And no, we can not eleminate them after having a shower!

Per als que ens dediquem a la biologia o a la medicina, ens és molt familiar parlar de microbis com coses que formen part de nosaltres, però la majoria de la gent pensa que els microbis són alguna cosa roina, que ens perjudica. La realitat és que en un sol ésser humà viuen uns 100 bilions de microorganismes i la seua presència és beneficiosa. I no, per molt que ens dutxem no podem eliminar-los!

Compañeros de vida

La microbiota humana es el conjunto de microorganismos vivos que habitan en el cuerpo humano. Entre estos microorganismos podemos encontrar bacterias, virus, eucariotas como ciertas especies de hongos, y al menos una especie de arquea. De ellos, las más abundantes son las bacterias. El número de bacterias que habitan en nuestro organismo es tan elevado que, por cada célula humana encontramos 9 bacterias; y su conjunto puede llegar a pesar hasta 2 kilos. Además, alrededor de un 50% de la masa fecal se compone de bacterias. Estas bacterias pertenecen fundamentalmente a 4 filos: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria y Proteobacteria; y el 90% pertenecen a los dos primeros.

La microbiota se encuentra tapizando las mucosas, es decir, los tractos gastrointestinal, urinario, genital (vagina) y respiratorio, además de la piel y la boca. La comunidad microbiana más importante y numerosa reside en el intestino, a esta se le denomina microbiota o flora intestinal, y se la considera como un órgano metabólico más debido a la variedad de funciones que realiza.

Representación de las especies microbianas más representativas que se pueden encontrar en las diferentes partes del cuerpo humano.

En la bolsa amniótica, el feto se desarrolla estéril, es en el momento del nacimiento cuando la microbiota de la madre coloniza al recién nacido. La dieta, el perfil genético del individuo y el entorno determinan qué especies bacterianas colonizan nuestro intestino. La composición bacteriana del intestino va evolucionando con la edad y se ha demostrado que varía con los cambios en la dieta. El perfil bacteriano de nuestro intestino difiere mucho entre personas, algunos estudios han demostrado que las especies bacterianas del intestino difieren un 50% entre gemelos. Cada persona tiene un perfil bacteriano único, es como una huella personal.

Funciones de la microbiota intestinal

Vivimos en simbiosis con nuestra microbiota, nosotros les ofrecemos alimento y un cómodo lugar donde vivir y ellas nos proporcionan sustancias que necesitamos y protección contra organismos patógenos.

La enorme diversidad de genes que posee en conjunto la flora intestinal, llamada microbioma, nos proporciona diversas enzimas y rutas metabólicas de las que el ser humano carece. Fermentan ciertos hidratos de carbono presentes en la fibra alimentaria que no somos capaces de digerir, y los transforman en ácidos grasos e hidratos de carbono más pequeños que el organismo puede aprovechar para transformarlos en energía. También favorecen la absorción de iones como Calcio o Hierro. Además, son capaces de sintetizar vitaminas (por ejemplo, vitamina K, B₁₂ o biotina) y aminoácidos que nuestro metabolismo necesita.

Además, la microbiota intestinal también tiene un papel importante en el desarrollo del sistema inmune. La interacción de las células que tapizan el intestino con los antígenos bacterianos que las rodean provoca una respuesta inmune contra antígenos considerados no patógenos, en la cual se generan linfocitos encargados de sintetizar sustancias antiinflamatorias. Ello desencadena un estado de inmunotolerancia que permite la exposición continua a dichos microorganismos.

La microbiota ejerce una función protectora contra microorganismos extraños. Restringe el crecimiento de bacterias potencialmente patógenas que habitan en el intestino pero cuya proliferación es limitada. Ello se relaciona con la capacidad de ciertas bacterias de producir unas sustancias antimicrobianas llamadas bacteriocinas, manteniendo el equilibrio de la población microbiana. La infección en la vagina o la boca por la levadura Candida albicans, la candidiasis, suele aparecer cuando se toman antibióticos, ya que parte de las bacterias que inhiben el crecimiento excesivo de este hongo mueren, desapareciendo así el impedimento para proliferar.

¿Qué es eso del bifidus que anunciaba José Coronado? Es muy posible que la palabra probiótico te suene. Los alimentos probióticos son los que contienen microorganismos vivos que logran permanecer vivos en el intestino. Mejoran el equilibrio de la flora intestinal, ayudando a regular sus funciones fisiológicas, de ahí que productos probióticos como los yogures u otros derivados fermentados de la leche sean beneficiosos para nuestra flora.

Enfermedades relacionadas

A las alteraciones de la microbiota intestinal y la respuesta adversa en el hospedador se les denomina disbiosis. Este estado se ha asociado a enfermedades muy diversas como el síndrome del intestino irritable, la enfermedad de Crohn, el cáncer colorrectal o la obesidad.

En la enfermedad de Crohn, el sistema inmune ataca al propio intestino, desencadenando su inflamación. Existen pruebas de que en ella el sistema inmunitario también ataca la microbiota, lo que podría intervenir en la activación de los mecanismos inflamatorios.

Algunos experimentos recientes han demostrado que la microbiota podría jugar un papel en la iniciación del cáncer de colon. El consumo abundante de carnes rojas y grasas animales conlleva cambios en la composición y actividad de la microbiota que se asocian con la producción de productos carcinogénicos, dichos productos podrían ser causantes de defectos genéticos en las células intestinales, incrementando la predisposición a padecer cáncer.

Tanto en ratones como en humanos, se ha encontrado una mayor proporción de bacterias Firmicutes respecto a Bacteroidetes en individuos obesos, por lo que se investiga para tratar de determinar si ello es una causa o simplemente una consecuencia de la obesidad.

La microbiota y el cerebro

Investigadores de la Universidad de California han hallado evidencias de que las bacterias intestinales podrían ayudar a moldear la estructura cerebral mientras crecemos, posiblemente influyendo en nuestro humor y comportamiento cuando somos adultos. Se ha observado que la microbiota intestinal produce algunos neurotransmisores. Esta comunicación de la microbiota con el cerebro ocurriría a través de los nervios que conectan el sistema digestivo con el cerebro.

Estudios recientes en ratones con síntomas similares al autismo demostraron que el comportamiento autista disminuyó considerablemente con la administración de probióticos, al igual que lo hicieron en otros experimentos la ansiedad y la depresión. Esto es solo el comienzo de los experimentos sobre la influencia de los cambios de la flora intestinal en el cerebro, pero abre un nuevo modo de ver la relación entre función cerebral, salud y enfermedad.

 Actualmente la comunidad científica está investigando para conocer mejor la composición de la microbiota del ser humano, sus funciones y su posible implicación en algunas enfermedades. Esto cambiará el modo de tratar las enfermedades que sean causa directa de alteraciones en la microbiota. Lo que sí parece estar claro es que la presencia de la microbiota es imprescindible para un correcto desarrollo y crecimiento. Después de todo, ¿sigues pensando que las bacterias son malas?

Glosario:

•  Eucariota: célula con un núcleo que contiene la información genética, de mayor complejidad que las bacterias (que son células procariotas, sin núcleo).
• Arquea: grupo de microorganismos unicelulares de tipo procariota, que forman uno de los 3 grandes dominios de seres vivos. Son diferentes de las bacterias.
• Filo: categoría taxonómica situada entre Reino y Clase.
• Antígeno: sustancia ajena o tóxica para el organismo que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta inmune.
• Neurotransmisor: sustancia química que se encarga de la transmisión de la señal desde una neurona hasta la siguiente a través de las sinapsis.

Enlaces de interés

• Información detallada sobre la relación de la microbiota con el sistema inmune y la obesidad. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0864-03002010000300007&script=sci_arttext
• Cómo las bacterias intestinales influyen en el funcionamiento de nuestra mente. http://www.npr.org/blogs/health/2013/11/18/244526773/gut-bacteria-might-guide-the-workings-of-our-minds
• Web del proyecto microbioma humano, encargado de caracterizar los componentes de la microbiota y su relación con la salud humana. http://www.hmpdacc.org/

Life partners

The human microbiota is the aggregate of living microorganisms that inhabit the human body. Among these microorganisms, we can find bacteria, viruses, eukaryotes, certain species of fungi and at least one specie of archaea. The most abundant microorganisms are bacteria. The number of bacteria in our body is so high that for every human cell there are 9 bacterial cells, and they can weigh up to 2 kilograms. Moreover, about the 50% of fecal is composed of bacteria. These bacteria belong to 4 phylum: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria and Proteobacteria. 90% of human microbiota is grouped in Firmicutes and Bacteroidetes.

Microbiota is covering the mucosa, that is, the gastrointestinal, urinary, genital (vagina) and respiratory envelopes, in addition to the skin and mouth. The most important and numerous microbial community is residing in the gut and is known as the gut flora (or gut microbiota), and is considered as a metabolic organ due to the variety of function that is able to perform.

In the amniotic sac, the fetus develops sterile. At the moment of birth, the maternal microbiota begins to colonize the newborn. The diet, individual genetic profile and the enviroment determine which bacterial species colonize our gut. The bacterial composition evolves with ageing and it has been demonstrated that it changes with the diet variation. The bacterial profile of our intestine differts greatly between individuals and even some studies have shown that gut bacterial species differ by 50% between twins. Each person has a unique bacterial profile, like a personal mark.

Functions of the intestinal microbiota

We live in symbiosis with our microbiota, we offer them food and a comfortable place to live, and they provide us with substances that we need and protection against pathogens.

The enormous diversity of genes shown in the intestinal flora, called microbiome, provides various enzymes and metabolic pathways that humans lack. It ferment certain carbohydrates in the fiber that we are not able to digest and transform into fatty acids and smaller carbohydrates that are converted into energy. The microbiome also favors the absorption of calcium and iron ions. Bacteria can synthesize vitamins (i.e. vitamin K, B12 or biotin) and aminoacids that our metabolism requires.

Moreover, the intestinal microbiota has also an important role in the immune system development. The interaction of the cells covering the intestine with the surrounding bacterial antigents provide an immune response against non-pathogenic antigens, giving rise to the synthesis of lymphocytes responsible for anti-inflammatory substances. This lead to a state of immune tolerance that allows continuous exposure to these microorganisms.

The microbiota has a protective function against foreign microorganisms. It restricts the growth of potentially pathogenic bacteria in the gut whose proliferation is limited. This can be related to the ability of certain bacteria to produce some antimicrobial substances called bacteriocins, maintaining the balance of the microbial population. The infection in the vagina or in the mouth by the yeast Candida albicans, known as candidiasis, usually appears when taking antibiotics because the bacteria that inhibit the overgrowth of the fungus die.

 In Spain, bifidus products became very popular in the last decade. It is very possible that you have heard the word “probiotic” before. Probiotic food is composed of living microoganisms that achieve to stay alive in the intestine. Improving the balance of the intestinal flora by helping to regulate its physiological functions, as well as consuming probiotic products such as youghurt or other fermented milk products, are extremelly beneficious to our flora.

Related diseases

A disturbance of the intestinal microbiota and the adverse response generated in the host is called dysbiosis. This condition has been associated with a variety of diseases, such as irritable bowel syndrome, Crohn’s disease, colorectal cancer or obesity.

In Crohn’s disease, the immune system attacks the intestine, triggering inflammation. There is also evidence that the immune system also attacks the microbiota, which could take part in the activation of inflammatory mechanisms.

Recent experiments have demonstrated that microbiota might play a role in colon cancer initiation. A huge consumption of red meat and animal fats gives rise to changes in the composition and activity of the microbiota that are associated with the production of carcinogenic products. These products could be causing genetic defects in intestinal cells, increasing the predisposition to cancer.

In both mice and humans, it has been found a higher proportion of Firmicutes bacteria compared to Bacteroidetes in obese individuals, so it is investigated to determine whether this is a cause or a consequence of obesity.

The microbiota and the brain

Researchers at the University of California have found evidence that intestinal bacteria could help shape brain structure as we grow, possibly influencing our mood and behaviour when we are adults. It has been observed that the intestinal microbiota produce some neurotransmitters. This communication with the brain microbiota is achieved through nerves that connect the digestive system to the brain.

Recent studies in mice with symptoms similar to autism showed that the typical autistic behaviour decreased significantly with the administration of probiotics, like it happened in other experiments involving anxiety and depression. This is just the beginning of the experiments, but how the intestinal flora influences the brain opens a new way of exploring the relationship between the brain function, health and disease.

Currently, the scientific community is investigating the composition of the human microbiota, their functions and their possible involvement in some diseases. This will change the way of treating diseases that are directly caused by alterations in the microbiota. What does seem clear is that the presence of the microbiota is essential for proper growth and development. After all, are you still thinking that bacteria are bad?

Related glossary

• Eukaryotic: cell with a nucleus containing the genetic information, more complex than bacteria (which are prokaryotes, without nucleus).
• Archaea: group of unicellular prokaryotic microorganisms, which form one of the 3 major domains of living beings. Are different from bacteria
• Phylum: taxonomic category situated between Kingdom and Class.
• Antigen: foreign or toxic substance to the body that triggers the formation of antibodies and can cause an immune response substance.
• Neurotransmitter: chemical that is responsible for signal transmission from one neuron to the next through the synapses

Links

• Relationship between the human microbiota and obesity: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0864-03002010000300007&script=sci_arttext
• How the intestinal microbiota influences our mind: http://www.npr.org/blogs/health/2013/11/18/244526773/gut-bacteria-might-guide-the-workings-of-our-minds
• Website of the human microbiome proyect: http://www.hmpdacc.org/

 Companys de vida

La microbiota humana és el conjunt de microorganismes vius que habiten en el cos humà. Entre aquests microorganismes podem encontrar bacteris, virus, eucariotes -com certes espècies de fongs-, i almenys una espècie d’arqueobacteri. D’entre elles, les més abundants són els bacteris. El nombre de bacteris que habiten al nostre organisme és tan elevat que, per cada cèl·lula humana trobem 9 bacteris; i el seu conjunt pot arribar a pesar fins a 2 quilos. A més, al voltant d’un 50% de la massa fecal es composa de bacteris. Aquests bacteris pertanyen fonamentalment a 4 fílums o embrancaments: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteris i Proteobacteris; i el 90% pertanyen als dos primers.

La microbiota es troba entapissant les mucoses, és a dir, els tractes gastrointestinal, urinari, genital (vagina) i respiratori, a més de la pell i la boca. La comunitat microbiana més important i nombrosa resideix en el intestí i es denomina microbiota o flora intestinal. Aquesta és considerada com un òrgan metabòlic més degut a la diversitat de funcions que realitza.

A la bossa amniòtica el fetus es desenvolupa estèril. És en el moment del naixement quan la microbiota de la mare colonitza al nadó. La dieta, el perfil genètic de l’individu i l’entorn determinen quines espècies bacterianes colonitzen el nostre intestí. La composició bacteriana de l’intestí va evolucionant amb l’edat i s’ha demostrat que canvia amb els canvis a la dieta. El perfil bacterià de l’intestí es distingeix molt entre persones. Alguns estudis han demostrat que les espècies bacterianes de l’intestí difereixen un 50% entre bessons. Cada persona té un perfil bacterià únic: és com una empremta personal.

Funcions de la microbiota intestinal

Vivim en simbiosi amb la nostra microbiota. Nosaltres li oferim aliment i un còmode lloc on viure i ella ens proporciona substancies que necessitem i protecció contra organismes patògens.

La gran diversitat de gens que posseeix en conjunt la flora intestinal, anomenada microbioma, ens proporciona diversos enzims i rutes metabòliques que l’ésser humà manca. Fermenten certs hidrats de carbó presents a la fibra alimentària que no som capaços de digerir per nosaltres mateixos, y els transformen en àcids grassos i hidrats de carbó més menuts que l’organisme pot aprofitar i transformar-los en energia. També afavoreixen l’absorció d’ions com el calci i el ferro. A més, són capaces de sintetitzar vitamines (per exemple vitamina K, B12 o biotina) i aminoàcids que el nostre metabolisme necessita.

La microbiota intestinal també té un paper molt important en el desenvolupament del sistema immune. La interacció de les cèl·lules que entapissen l’intestí amb els antígens bacterians que les envolten provoca una resposta immune contra antígens considerats no patògens, en la qual es generen limfòcits encarregats de sintetitzar substancies antiinflamatòries. Açò desencadena un estat d’immunotolerància que permet l’exposició continua a aquests microorganismes.

La microbiota exerceix una funció protectora contra microorganismes estranys. Restringeix el creixement de bacteris potencialment patògens que habiten en l’intestí però la proliferació dels quals és limitada. Açò es relaciona amb la capacitat de certs bacteris de produir unes substancies antimicrobianes anomenades bacteriocines, mantenint l’equilibri de la població microbiana. La infecció a la vagina o la boca pel llevat Candida albicans, la candidiasi, sol aparèixer quan es prenen antibiòtics, ja que part dels bacteris que inhibeixen el creixement excessiu d’aquest fong moren, desapareixent així l’impediment a proliferar.

Què és això del bífidus que anunciava José Coronado?  És molt possible que la paraula probiòtic et sone. Els aliments probiòtics són els que contenen microorganismes vius que aconsegueixen romandre vius a l’intestí. Milloren l’equilibri de la flora intestinal, ajudant a regular les seues funcions fisiològiques, per això els productes probiòtics com els iogurts i altres derivats fermentats de la llet siguen beneficiosos per a la nostra flora.

Malalties relacionades

A les alteracions de la microbiota intestinal i la resposta adversa en l’hoste se les anomena disbiosi. Aquest estat s’ha associat a malalties molt diverses com la síndrome de l’intestí irritable, la malaltia de Crohn, el càncer colorectal o l’obesitat.

En la malaltia de Crohn, el sistema immune ataca al propi intestí, desencadenant la seua inflamació. Existeixen proves de que en aquesta el sistema immunitari també ataca la microbiota, cosa que podria intervindré en l’activació dels mecanismes inflamatoris.

Alguns experiments recents han demostrat que la microbiota podria jugar un paper en la iniciació del càncer de colon. El consum abundant de carns roges i grasses animals porta canvis en la composició i activitat de la microbiota que s’associen amb la producció de productes carcinògenics. Dits productes podrien ser causants de defectes genètics en les cèl·lules intestinals, incrementant la predisposició a patir càncer.

Tant en ratolins com en humans, s’ha trobat una major proporció de bacteris Firmicutes respecte a Bacteroidetes en individus obesos, per això s’està investigant per a intentar determinar si aquest fet és una causa o simplement una conseqüència de l’obesitat.

La microbiota i el cervell

Investigadors de la Universitat de Califòrnia han trobat evidències de que els bacteris intestinals podrien ajudar a modelar l’estructura cerebral a mesura que creixem, possiblement influenciant el nostre humor i comportament quan som adults. S’ha observat que la microbiota intestinal produeix alguns neurotransmissors. Aquesta comunicació de la microbiota amb el cervell ocorreria mitjançant els nervis que connecten el sistema digestiu amb el cervell.

Estudis recents en ratolins amb símptomes similars a l’autisme demostraren que el comportament autista va disminuïa considerablement amb l’administració de probiòtics, de la mateixa manera que ho van fer en altres experiments l’ansietat i la depressió. Açò sols és el començament dels experiments sobre la influència dels canvis en la flora intestinal en el cervell, però obri un nou mode d’entendre la relació entre funció cerebral, salut i malaltia.

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Actualment la comunitat científica està investigant per a conèixer millor la composició de la microbiota a l’ésser humà, les seues funcions i la seua possible implicació en algunes malalties. Açò canviarà el mode de tractar les malalties que siguen causa directa d’alteracions a la microbiota. El que sí pareix estar clar és que la presència de la microbiota és imprescindible per a un correcte desenvolupament i creixement. Després de tot, segueixes pensant que els bacteris són roïns?

Glosari:

–        Eucariota: cèl·lula amb un nucli que conté la informació genètica, de major complexitat que els bacteris (que són cèl·lules procariotes, sense nucli).

–        Arqueobacteri: grup de microorganismes unicel·lulars de tipus procariota, que formen un dels 3 grans dominis d’éssers vius. Són diferents dels bacteris.

–        Fílum o embrancament: categoria taxonòmica situada entre Regne i Classe.

–        Antigen: substancia aliena o tòxica per a l’organisme que desencadena la formació d’anticossos i pot causar una resposta immune.

–        Neurotransmissor: substancia química que s’encarrega de la transmissió de la senyal des de una neurona fins la següent mitjançant les sinapsis.

Enllaços d’interès

–          Informació detallada sobre la relació de la microbiota amb el sistema immune i l’obesitat. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0864-03002010000300007&script=sci_arttext

–          Com els bacteris intestinals influeixen en el funcionament de la nostra ment. http://www.npr.org/blogs/health/2013/11/18/244526773/gut-bacteria-might-guide-the-workings-of-our-minds

–          Web del projecte microbioma humà, encarregat de caracteritzar els components de la microbiota i la seua relació amb la salut humana. http://www.hmpdacc.org/