El microbioma de los bebés diferencia su sistema inmune

En los últimos decenios, la comunidad médica ha observado un fenómeno intrigante: las enfermedades relacionadas con el sistema inmune -la diabetes tipo 1 y otras enfermedades como alergias, y similares- se han hecho un hueco en los países que tienen economías pujantes y modernas, mientras que apenas afectan al mundo en desarrollo.

Una de las teorías más plausibles para explicar este peculiar patrón de salud pública se ha denominado la hipótesis de la higiene. La teoría se basa en la premisa de que la exposición a agentes patógenos en los primeros años de vida es realmente beneficiosa para la formación y desarrollo del sistema inmune humano.

"La exposición a las bacterias puede jugar un papel fundamental en el sistema inmunológico, y podríamos entender su papel mediante el estudio del microbioma humano", dice Aleksandar Kostic, estudiante postdoctoral en el laboratorio de Ramnik Xavier en el Instituto Broad de MIT (Massachusetts Institute of Technology) y Harvard (ambos de EE.UU.).

Ambas universidades han realizado un trabajo en colaboración con la Universidad de Aalto y la Universidad de Helsinki (Finlandia), el Instituto Novartis de Investigación Biomédica, y otras organizaciones de todo el mundo que trabajan en el Grupo de Estudio DiabImmune.

Al observar el microbioma intestinal de bebés de tres países diferentes, el equipo descubrió evidencia que no sólo es compatible con la hipótesis de la higiene, sino que también apunta a interacciones entre las especies bacterianas que pueden explicar, al menos en parte, la subida de los trastornos del sistema inmune observados en las sociedades occidentales.

El Grupo DiabImmune reclutó y comenzó a recoger mensualmente muestras de heces de bebés de tres países: Finlandia, Estonia y Rusia (República de Carelia). Junto con las muestras, en las que luego identificaron y cuantificaron las bacterias que componían el microbioma intestinal de los bebés, también recogieron cuestionarios y pruebas de laboratorio sobre temas tales como la lactancia materna, la dieta, alergias, infecciones, y el historial clínico familiar.

Según informa la Universidad de Aalto en una nota, los investigadores evaluaron todos estos datos, recogidos desde el nacimiento hasta los tres años de edad de más de 200 infantes, para ver si pueden existir conexiones entre la incidencia de las enfermedades y el microbioma.

Resultados

Al caracterizar el contenido microbiano de las muestras de heces, el equipo encontró una clara distinción entre el microbioma de los bebés finlandeses y estonios, y sus homólogos de Rusia: el microbioma intestinal de los primeros estaba dominado por especies de Bacteroides, mientras que los rusos tenían una sobrerrepresentación de Bifidobacterium, ya de forma temprana, y una mayor variabilidad global en su microbioma en el transcurso de los tres años en los que se recogieron las muestras.

"Sólo podemos especular por qué existe esta diferencia en las poblaciones de bacterias; lo que pudimos demostrar fueron las implicaciones de esa diferencia", dice Tommi Vatanen, doctorando en la Universidad de Aalto y en el Instituto Broad, y co-primer autor del estudio, publicado en Cell.

El lipopolisacárido bacteriano (LPS) es bien conocido por su capacidad para activar el sistema inmune, y el LPS de la bacteria E. coli se utiliza habitualmente para estimular a las células inmunes en experimentos de laboratorio. Pero resulta que no todos los LPS son iguales.

Cuando los investigadores observaron la señalización de LPS en el microbioma de Carelia, vieron un patrón familiar: El LPS de E. coli funcionaba como estaba previsto, desencadenando la respuesta inmune. Sin embargo, en el microbioma de Finlandia y Estonia encontraron que los LPS de las especies de Bacteroides llevaban la voz cantante: no activaban el sistema inmune e incluso reprimían la activación de E. coli y otras bacterias.

"Creemos que la E. coli, que vive en el intestino de los bebés de los tres países, podría ser una de las bacterias que entrenan el sistema inmune en los primeros años de vida. Sin embargo, hemos encontrado que si se mezclan las Bacteroides con E. coli, se pueden inhibir las propiedades de activación inmune de ésta, y sospechamos que esto podría tener consecuencias en el desarrollo del sistema inmune", explica Vatanen.

Microbioma silencioso

"En los bebés de Finlandia y Estonia, donde dominan las Bacteroides, el microbioma intestinal es inmunológicamente muy silencioso", añade Kostic. "Creemos que, más adelante, esto los hace más propensos a fuertes estímulos inflamatorios".

Los investigadores sospechan que la activación provocada por E. coli en los bebés rusos es un reflejo de la relación que los humanos desarrollaron con la microbiota en el transcurso de la evolución humana. La prevalencia y el dominio de Bacteroides, por el contrario, es un fenómeno más reciente relacionado de alguna manera con el mejor saneamiento y nivel de vida.

Los investigadores dicen que les gustaría investigar cómo y por qué las Bacteroides ha llegado a dominar el intestino de los bebés en estos países occidentales. También planean ampliar sus estudios para incluir otras regiones geográficas y esperan descubrir mecanismos adicionales que ayuden a explicar la conexión entre el microbioma y las enfermedades relacionadas con el sistema inmune.

Referencia bibliográfica:

Tommi Vatanen, Aleksandar D. Kostic, Eva d’Hennezel, Heli Siljander, Eric A. Franzosa, Moran Yassour, Raivo Kolde, Hera Vlamakis, Timothy D. Arthur, Anu-Maaria Hämäläinen, Aleksandr Peet, Vallo Tillmann, Raivo Uibo, Sergei Mokurov, Natalya Dorshakova, Jorma Ilonen, Suvi M. Virtanen, Susanne J. Szabo, Jeffrey A. Porter, Harri Lähdesmäki, Curtis Huttenhower, Dirk Gevers, Thomas W. Cullen, Mikael Knip, Ramnik J. Xavier: Variation in Microbiome LPS Immunogenicity Contributes to Autoimmunity in Humans. Cell (2016). DOI: 10.1016/j.cell.2016.04.007