Archivo - Microbiota en intestino humano. - ISTOCK - Archivo
MADRID 22 May. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai (Estados Unidos) y sus colaboradores han descubierto que muchas bacterias intestinales utilizan una estrategia de supervivencia flexible para resistir alteraciones como los antibióticos y los cambios en la dieta.
Publicado en 'Cell Host & Microbe', el estudio demuestra que los microbios pueden alternar entre estados funcionales, en lugar de depender únicamente de mutaciones genéticas, para intentar sobrevivir a condiciones cambiantes. Los hallazgos arrojan luz sobre una capa previamente oculta de la biología del microbioma y podrían ayudar a explicar por qué los probióticos y el trasplante de microbiota fecal (TMF) producen beneficios inconsistentes entre individuos.
El microbioma intestinal humano se ve constantemente alterado por medicamentos, enfermedades y cambios en la dieta. Sin embargo, según los investigadores, suele recuperarse. Hasta ahora, los científicos atribuían esta resistencia principalmente a mutaciones genéticas que se acumulan con el tiempo.
"Nuestro estudio demuestra que existe otro mecanismo en juego. Incluso dentro de un mismo grupo de bacterias genéticamente idénticas, un pequeño subconjunto de células se encuentra en un estado epigenético diferente, donde marcadores químicos en el ADN modifican la activación o desactivación de los genes sin alterar el código genético en sí", comenta el doctor Gang Fang, autor principal y correspondiente, profesor de Genética y Ciencias Genómicas y director del Centro de IA Genómica y Medicina del Microbioma en la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí. "Esto significa que algunas células están esencialmente preprogramadas para responder de manera diferente al estrés, lo que confiere a la población una ventaja de supervivencia inherente cuando las condiciones cambian repentinamente".
Cuando se introduce un factor estresante, como un antibiótico, este pequeño subgrupo puede volverse dominante rápidamente porque ya está preparado para sobrevivir. Cuando las condiciones cambian de nuevo, la población puede volver a su estado original. Esta estrategia reversible, conocida como 'diversificación de riesgos', permite a las comunidades microbianas adaptarse rápidamente a la incertidumbre.
Si bien se ha observado la estrategia de diversificación de riesgos en bacterias patógenas, este es el primer estudio que demuestra que está muy extendida entre los microbios beneficiosos que componen el intestino humano sano.
Este descubrimiento tiene varias implicaciones importantes para la salud humana. El primero es que es posible que las bacterias presentes en una cápsula probiótica no se encuentren en el mismo estado funcional que las que se establecen con éxito en el intestino, lo que podría explicar los resultados inconsistentes.
Por otra parte, en cuanto a tratamientos de trasplante de microbiota fecal, las diferencias en estos estados epigenéticos entre donantes y receptores pueden influir en la eficacia de los trasplantes de microbiota.
Respecto a la recuperación tras el tratamiento con antibióticos, algunas bacterias intestinales pueden sobrevivir al tratamiento con antibióticos no porque sean genéticamente resistentes, sino porque un subconjunto de células ya se encuentra en un estado epigenético protector que permite una rápida recuperación una vez finalizado el tratamiento.
Así, a largo plazo, comprender y, potencialmente, controlar estos interruptores reversibles podría conducir a terapias basadas en el microbioma más eficaces, según afirman los investigadores.
La investigación combinó secuenciación avanzada de ADN, análisis de datos a gran escala y experimentos de laboratorio. Los científicos utilizaron tecnología de secuenciación de lectura larga para analizar muestras de heces de bebés antes y después del tratamiento con antibióticos, así como de parejas de donantes y receptores de trasplante de microbiota fecal. Este enfoque les permitió detectar simultáneamente la estructura genética y las modificaciones epigenéticas.
Posteriormente, analizaron más de 2.300 muestras de microbioma procedentes de estudios publicados anteriormente para determinar la frecuencia de este fenómeno entre individuos y especies bacterianas.
Para comprender el mecanismo en detalle, el equipo aisló una bacteria intestinal beneficiosa, Akkermansia muciniphila, y rastreó cómo sus estados epigenéticos cambiaban en respuesta a diferentes antibióticos, identificando un gen específico involucrado en el proceso.
"Nuestro trabajo es el primero en demostrar sistemáticamente la estrategia epigenética de diversificación de riesgos en el microbioma intestinal humano. Además, identifica un gen específico que controla este cambio en una bacteria beneficiosa y demuestra que el proceso es reversible, variando en diferentes direcciones según el tipo de exposición a antibióticos", apunta el doctor Fang. "Nos sorprendió la rapidez con la que pequeñas subpoblaciones podían imponerse. En algunos casos, bacterias que representaban menos del 1% de una población se volvieron dominantes en condiciones cambiantes".
El equipo de investigación también descubrió una diversidad significativa dentro de lo que se consideraba una sola cepa bacteriana. Incluso células estrechamente relacionadas podían comportarse de manera diferente, con distinta actividad genética y respuestas al estrés, lo que pone de manifiesto cuánto queda por comprender sobre el microbioma a un nivel más profundo.
Los hallazgos ayudan a explicar por qué el microbioma es resistente pero difícil de predecir, y por qué los tratamientos basados ??en el microbioma pueden producir resultados variables.
"Al mismo tiempo, nuestro estudio no sugiere que las personas deban evitar los antibióticos cuando son médicamente necesarios, ni recomienda a favor ni en contra de ningún probiótico en particular. Nuestra investigación tiene como objetivo comprender la biología fundamental, no modificar la atención médica actual", destaca el doctor Fang.
El equipo de investigación planea estudiar grupos más grandes de pacientes a lo largo del tiempo, especialmente durante y después del tratamiento con antibióticos y el trasplante de microbiota fecal (TMF). También pretenden explorar si existen mecanismos similares en otras bacterias intestinales e investigar cómo se podrían aprovechar estos interruptores epigenéticos.
"En definitiva, nuestro objetivo es diseñar probióticos que estén mejor preparados para establecerse en el intestino y desarrollar terapias que favorezcan a los microbios beneficiosos a la vez que limiten los dañinos", finaliza el doctor Fang.
DOI: 10.1016/j.chom.2026.04.019
