Microbiota intestinal, un factor más para entender la obesidad infantil en México

"Un solo animal también está lleno de ecosistemas.
Piel, boca, intestinos, genitales,
cualquier órgano que se conecte con el mundo exterior
tiene su propia y característica comunidad de microbios."

Ed Young, Yo contengo multitudes

Casi tres siglos y medio han pasado desde que Anton van Leeuwenhoek observó a través de un microscopio con lentes, creados por él mismo, algunos minúsculos animales o microbios, como los llamó. Éste sería el inicio de un conocimiento científico que no ha dejado de avanzar desde ese entonces.

Hoy no podemos imaginar la sorpresa que el neerlandés se llevó al observar estos microbios en el agua de lluvia (1675) e incluso en una muestra de sus propios dientes (1683); ver cómo esos pequeños animales tenían formas y se movían en distintas direcciones. Todo un universo contenido en una pequeña porción de agua o de sarro.

¿Qué eran esos minúsculos animales que podía ver a través de sus potentes microscopios?, ¿cómo caracterizarlos? y, sobre todo, ¿cómo saber si eran dañinos o benéficos para el hospedero? Tuvieron que pasar años para que los investigadores fueran respondiendo estas preguntas.

Fue sólo gracias a la creación de nuevas herramientas tecnológicas, que abonaron al conocimiento de ese mundo microbiano, que se fueron identificando más bacterias, virus, hongos y arqueas, entre otros microrganismos. El mundo de las bacterias fue tomando gran auge porque a éstas se les empezó a considerar causantes de enfermedades.

Según Ed Yong, en su libro Yo contengo multitudes, dicha idea cambió casi a finales del siglo XIX gracias a un trabajo del holandés Martinues Beijerinck, quien descubrió que las bacterias a partir del nitrógeno del aire producían amoníaco para las plantas. Con ello se reveló “que los microbios no eran sólo amenazas para la humanidad sino componentes esenciales del mundo”.

Otro científico nombrado por Yong es Arthur Isaac Kendall, quien fue uno de los primeros en el estudio de las bacterias intestinales. Así, en 1909 “describió al intestino como una incubadora singularmente perfecta para las bacterias cuyas actividades no se oponen de forma activa a las del anfitrión”.

Debido a éstos y otros estudios, las bacterias se fueron cultivando en los laboratorios con el fin de estudiarlas, aunque durante años su conocimiento se generó de a poco. Sin embargo, a finales del siglo XX, y gracias a la llegada de herramientas como la metagenómica, fue posible extraer ADN de una bacteria y obtener secuencias de su genoma. Esto generó una revolución en el mundo de la microbiología y provocó que los estudios sobre microbiota humana también aumentaran.

¿“Microbiota obesa”?

La microbiota es el conjunto de múltiples microorganismos que viven dentro del organismo humano. Aunque mayormente está compuesta de bacterias, también hay virus, hongos y arqueas. Lo anterior es importante porque múltiples estudios señalan que dentro de nosotros hay mayor número de bacterias que de células humanas. ¡10 veces más microbios! No sólo eso, tienen su propio genoma, y entonces, aquí el número aumenta, pues estos microorganismos presentan 100 veces más genes que el genoma humano.

Cómo es que ese ecosistema empieza a poblarnos, a ser parte de nosotros hasta que se conforma como un órgano más con su propia función y que incluso puede llegar a tener un peso de hasta 2 kilos, según datos del Proyecto MetaHIT (iniciativa de la Unión Europea, cuyo objetivo es descifrar la caracterización y variabilidad de las comunidades microbianas del cuerpo humano).

La microbiota la heredamos de nuestra madre, por lo cual la forma de nacimiento (por vía vaginal o por cesárea) es importante para su conformación. Por ejemplo, se sabe que si un bebé nace por vía vaginal su microbiota viene de esta línea, pero si es por cesárea, la que primero obtiene es la de la piel de la mamá y el ambiente hospitalario.

Después del nacimiento hay otros factores que también modulan nuestra microbiota, la cual se va modificando con el paso de la vida. Algunos de ellos son el tipo de alimentación al nacer (lactancia materna o fórmula láctea), la dieta, el consumo de antibióticos, el ejercicio, e incluso ahora se sabe que vivir en ambientes rurales o urbanos también pueden tener influencia en esta microbiota.

Un campo de investigación que ha tomado gran auge en las últimas dos décadas es el de la microbiota intestinal y su relación con la obesidad. Uno de los primeros estudios que destacó que la obesidad alteraba la microbiota intestinal fue el de Ruth Ley y colaboradores, quienes entre 2005 y 2006 reportaron que las dos divisiones bacterianas más abundantes en el intestino son los Firmicutes y los Bacteroidetes. En este sentido, su aportación consistió en establecer que los primeros se presentaban en mayor cantidad en las personas obesas que en las delgadas.

Posteriormente, en 2006, en un artículo publicado en la revista Nature, Peter J. Turnbaugh, de la Universidad de Washington, mostró que si trasplantaban “microbiota obesa” a un ratón libre de gérmenes éste ganaba peso. Lo anterior, a pesar de tener una dieta normal o igual a la de un ratón al cual no le habían trasplantado la microbiota de una persona con obesidad. Así se pudo comprobar que el solo hecho de tener esa microbiota hacía que el ratón aumentara de peso.

“Eso fue un punto clave para establecer que la microbiota puede causar la obesidad”, explica el doctor Samuel Canizales Quinteros de la Facultad de Química de la UNAM.

Obesidad infantil

Una vez que estos estudios fueron publicados, la investigación en microbiota intestinal y su relación con la obesidad empezó a realizarse en distintos laboratorios de todo el mundo. ¿Era la microbiota la causa de uno de los problemas que más ha aquejado a la humanidad en las últimas décadas y que tantas consecuencias tiene en la salud?

Uno de los enfoques que se le fue dando al estudio de la microbiota y la obesidad se dirigió a la población infantil, la cual en las últimas cuatro décadas ha pasado de contar con 11 millones de infantes con obesidad, en 1975, a 124 millones en 2016, según datos de la Organización Panamericana de la Salud (PAO).

Por su parte, en México, desde hace varios años se ha insistido en que la obesidad es un grave problema de salud pública; incluso en la actualidad somos de los países con mayor número de niños obesos a nivel mundial; tan sólo la última Encuesta Nacional de Salud y Nutrición publicada en 2018, reportó que 35.6% de la población entre 5 y 11 años tiene sobrepeso u obesidad.

La Organización Mundial de la Salud define a la obesidad como una acumulación anormal o excesiva de grasa que puede ser perjudicial para la salud. Además, varios autores la han considerado como un estado de inflamación crónica de bajo grado, en donde hay un desequilibrio entre lo que ingerimos de calorías y el gasto energético, es decir, consumimos más calorías de las que quemamos.

La obesidad representa una carga tanto para quien la padece como para los sistemas de salud. En este sentido, se ha documentado que esta patología tiene relación estrecha con otras como la diabetes, las enfermedades cardiovasculares, la hipertensión y el cáncer.

Según el documento La obesidad en México. Estado de la política pública y recomendaciones para su prevención y control, publicado por el Instituto Nacional de Salud Pública, la alimentación de la madre durante el embarazo, la lactancia materna, un elevado consumo de azúcares añadidos, que los bebés/niños se habitúen a lo dulce en etapas tempranas, el nivel socioeconómico de la familia, las horas de sueño, la falta de actividad física, las costumbres culturales de la familia, los estilos de alimentación de los padres o cuidadores y la microbiota intestinal, entre otros, son algunos de estos factores.

Firmicutes ¿los responsables?

Nuestro intestino está poblado por la microbiota, una comunidad muy abundante de microorganismos que hoy sabemos que pueden tener distintas funciones. Entre ellas, la doctora Ana Burguete García, del Instituto Nacional de Salud Pública (INSP), menciona las siguientes: sirven como barrera o protección, son útiles para la respuesta inmune, son la gran reguladora de la respuesta inflamatoria, producen ciertas proteínas que hacen que se mantenga en buen estado la estructura del epitelio intestinal, así como otras funciones metabólicas.

Así, en todo momento, miles de bacterias trabajan dentro de nosotros para modular distintas funciones a favor de nuestra salud.

“Los humanos y las bacterias hemos co-evolucionado por tantos años que difícilmente podemos funcionar sin ellas. No hablo solo de las del intestino, sino que hay bacterias en cualquier parte de nuestro cuerpo. Además, producen moléculas, muchas de las cuales no tenemos manera de generarlas nosotros. Es decir, [esas moléculas] provienen de las bacterias y ése es un complemento perfecto, una simbiosis perfecta; mientras no se vuelvan patógenas”, explica el doctor Canizales.

• Cuando existe un desequilibrio en las poblaciones de bacterias que tenemos en el intestino se produce una disbiosis. Esta puede llevar a procesos de enfermedad.

Ahora bien, en la microbiota intestinal están presentes mayormente cuatro Phylas o divisiones: Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacterias y Actinobacterias. Las dos primeras integran casi 90% de nuestra microbiota intestinal. Como ya se mencionó, los primeros estudios sobre micriobiota y obesidad revelaron qué tipo de poblaciones eran las más abundantes en las personas con obesidad (los Firmicutes), en tanto que los Bacteroidetes se presentaban en menor cantidad.

Sin embargo, una vez que se conocieron estos primeros estudios, las investigaciones se enfocaron en conocer la variabilidad de la microbiota, es decir, qué clases, géneros o especies eran las que la integraban, lo cual permitió conocer que entre la microbiota y la obesidad hay otros muchos factores que están involucrados.

“La microbiota intestinal en sí tiene una gran variación inter individual, [es decir] entre los individuos varía mucho de uno a otro; es un poco más similar cuando se trata de familias, que comparten el mismo ambiente, pero de todas maneras encontramos variaciones. Existen muchos estudios que han tratado de contestar cómo es la microbiota de un niño con peso normal o un niño con sobrepeso u obesidad y no se ha encontrado algo que nosotros pudiéramos decir ‘ésta es la firma de una microbiota intestinal de un niño obeso y ésta la de un niño delgado’”, puntualiza la maestra Blanca López Contreras, del Instituto Nacional de Medicina Genómica (Inmegen).

Por tal motivo, en la actualidad los estudios también se han enfocado no sólo en saber cuáles son las familias de bacterias que integran nuestra microbiota intestinal, sino en conocer qué es lo que hacen, es decir, cuál es su función.

Ácidos grasos de cadena corta y microbiota

La ciencia mexicana ha otorgado al mundo varios estudios de investigación que han aportado al conocimiento de la microbiota intestinal y su relación con la obesidad infantil.

En 2015, en la revista Journal Microbiology and Infection Diseases, el doctor Jaime García Mena, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), Unidad Zacatenco, del IPN, publicó uno de los primeros trabajos realizados en población mexicana acerca de la diversidad de la comunidad microbiana del tracto digestivo.

Esta investigación tomó como muestra informativa las heces de 190 niños de 9 a 11 años, y tuvo como fin medir la concentración de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), con el fin de conocer la diversidad bacteriana.

• Los AGCC son una de las tantas moléculas que, por fermentación, producen las bacterias que viven en nuestro tracto digestivo. Dentro de los más conocidos se encuentran el acetato, el propionato y el butirato.

“En la fermentación que se lleva a cabo en el colon se producen esos ácidos grasos. Nosotros hemos estudiado esos tres [acetato, propionato y butirato], y vimos que entre más fermenta una comunidad bacteriana, y más los produce, van a absorberse más en el colon”.

En su estudio encontraron una alteración de la concentración de AGCC en las heces, por ejemplo, el butirato estaba reducido en los niños con sobrepeso y obesidad, en comparación con los que tenían peso normal. Por ello concluyeron que esta disminución podría explicarse “por una disbiosis generalizada en la población microbiana que provoca una menor producción o una mayor absorción a nivel del epitelio intestinal”.

También encontraron un alto nivel de triglicéridos en los niños estudiados y dos géneros y una familia de bacterias aumentaron en niños con sobrepeso y obesidad: los género Faecalibacterium sp. y Roseburia, y la familia Lachnospiraceae.

“Se cree que estas bacterias extraen una gran cantidad de energía de la fibra no digerida, afectando positivamente el balance energético. Por lo tanto, es plausible que este efecto en el balance energético, junto con otros factores como la herencia cromosómica en los niños, el medio ambiente y la dieta, contribuyen en conjunto a desarrollar obesidad”, destaca el doctor García Mena.

Estudiando lactobacilos

En 2012, el doctor Matthieu Million, de la Universidad del Mediterráneo, en Francia, publicó una investigación en donde midió las poblaciones de Firmicutes y Bacteroidetes en personas con obesidad, pero en la que además encontró que sólo algunas especies de lactobacilos estaban presentes (L. reuteri) y otras no (L. casei y L. paracasei).

A partir de estos estudios el grupo de investigación de la doctora Ana Burguete García, del INSP, empezó a analizar esto en población infantil en México y encontraron que los niños que tenían una mayor abundancia de Lactobacillus reuteri, tenían mayor probabilidad de presentar obesidad.

Uno de los aspectos importantes de estos estudios es que los lactobacilos ya se usaban desde esa época como probióticos, por lo que encontrar que un lactobacilo, en este caso L. reuteri, pudiera estar más presente en personas con obesidad llamó la atención.

“Lo que se encontró es que aunque son de la misma familia y son especie lactobacilos en general, cuando ya te vas a la subespecie o especie específica, tienen ciertas diferencias en su genoma, lo que les da o les quita funciones”, comenta la doctora Burguete para Ciencia UNAM.

La presencia de L. reuteri en niños con obesidad y sobrepeso está relacionada con el hecho de que este lactobacilo no sintetiza la proteína que es necesaria para metabolizar los azúcares, es decir, no se degradan y pasan del intestino a la circulación, lo que condiciona una respuesta inflamatoria, que está asociada con la obesidad.

“Una microbiota en equilibrio, una microbiota asociada a buenos hábitos alimenticios, nos va a aportar funciones adecuadas, pero si yo saturo mi organismo de azúcares y si tengo un alto consumo de grasas, los más aprovechadores son los firmicutes, y L. reuteri es uno de ellos. Sin embargo, este camino empezó con mis hábitos alimenticios, que condicionan un desequilibrio de la microbiota”, precisa la doctora Burguete.

En cambio, se dieron cuenta de que cuando se tiene una dieta saludable y equilibrada, sobreviven mejor los lactobacillus paracasei y L. casei.

“El L. casei era el más estudiado, y una de las aportaciones más importantes que ha hecho mi grupo es la identificación del lactobacilo paracasei que genera protección para el desarrollo de obesidad. Este efecto se conserva incluso cuando hay una ingesta dietética alta de carbohidratos simples y grasas”, refiere.

La obesidad infantil más allá de los hábitos

El grupo de investigación, dirigido por el doctor Samuel Canizales, de la Facultad de Química de la UNAM, ha logrado importantes contribuciones en materia de obesidad en México. Sin embargo, desde hace más de una década también se han enfocado en el estudio de la microbiota intestinal y su relación con la obesidad infantil.

Sus estudios han estado enfocados no sólo en distinguir el tipo de bacterias que existen en la microbiota, sino en saber cuál es la función que éstas tienen. Incluso uno de sus trabajos fue sobre la caracterización de los factores que influyen en la microbiota y ha sido uno de los más grandes, sobre este tema, a nivel mundial.

La maestra Blanca López, del Inmegen, y la doctora Sofía Morán, del Sistema investigadores e investigadoras por México del Conacyt, son parte de este grupo y de manera conjunta han realizado distintas investigaciones sobre este tema.

Uno de los primeros estudios que realizaron se llevó a cabo en población infantil de 6 a 12 años. En él encontraron que una bacteria que forma parte de la familia de Christensenellaceae estaba mayormente representada en los niños delgados y la bacteria Bacteroides eggerthii se encontraba en la mayoría de los niños obesos, explica la maestra López.

Asimismo, realizaron un estudio, el cual se publicó en 2020, en el que analizaron 926 muestras de heces de niños entre 6 y 12 años, habitantes de la Ciudad de México. El objetivo de éste fue conocer cuáles de los factores a los que están expuestos los niños influyen en la microbiota intestinal. A dichas muestras se les realizó la secuenciación del gen 16S del RNA ribosomal.

• El gen 16S del RNA ribosomal es como una huella digital de las bacterias. Este gen se amplifica (es decir, se copia muchas veces) para que, cuando se realice la secuenciacion, las máquinas lean todos los núcleotidos que están en ese fragmento de ADN y esto permita saber a qué familia pertenece la bacteria.

Para ello, colectaron información respecto a la manera de nacimiento de los infantes, si fueron amamantados, las condiciones de su vivienda, y sus hábitos de vida y ejercicio. Con toda esta información hicieron un análisis global para saber qué está influyendo en la microbiota.

Observaron que el nivel socioeconómico (no tanto el ingreso, sino la forma en cómo se vive en determinados lugares) tiene una influencia destacada en nuestra microbiota debido a las condiciones que nos rodean. Esto tiene relación con el hecho de que se viva en una zona urbana o rural, el tipo de dieta, la exposición al agua, a los contaminantes ambientales, a los antibióticos.

Asimismo, descubrieron que conforme aumenta la edad, hay un aumento en la riqueza y en la diversidad de la microbiota intestinal en niños delgados, lo cual no se da en aquellos con sobrepeso y obesidad.

“Como es un estudio transversal (es decir, no necesariamente esos niños fueron seguidos a lo largo del tiempo), no podemos establecer si la menor diversidad predispone al desarrollo de sobrepeso u obesidad o si la menor diversidad es consecuencia del sobrepeso o la obesidad. Sin embargo, es claro que hay un impacto: que los niños con obesidad no tienen o no van a ir desarrollando la diversidad. Eso nos ha resultado muy interesante y preocupante porque no alcanzar esa diversidad podría predisponer al desarrollo de otras enfermedades metabólicas: diabetes tipo 2, hígado graso, etcétera”, explica la doctora Sofía Morán.

Otro estudio que también llevaron a cabo fue en niños en adolescencia temprana, entre 10 y 12 años, quienes son mucho más susceptibles a diversos factores ambientales que los más pequeños. En este sentido, han estudiado si en estos niños hay bacterias que puedan ayudar a que se presente o no la resistencia a la insulina en estadios de obesidad y sobrepeso.

Así, observaron que esto se relaciona con los aminoácidos de cadena ramificada que provienen principalmente de la dieta.

“Se ha visto que en la circulación de niños con sobrepeso y obesidad, incluso de adultos y de modelos animales, estos metabolitos están aumentados y contribuyen al desarrollo de resistencia a la insulina o de alteraciones metabólicas. Encontramos que, particularmente, hay una bacteria, Faecalibacterium prausnitzii, que parecería que en estos niños adolescentes es la que más está comiéndose o metabolizando estos aminoácidos en el intestino y así evita que lleguen a la circulación y eso se asocia con un mejor estado de salud”, puntualiza la doctora Sofía Morán.

En curso…

En la actualidad, un estudio que se está llevando a cabo en niños de la capital del país lo dirige el doctor Armando Navarro Ocaña, de la Facultad de Medicina de la UNAM, apoyado por la Secretaría de Educación, Ciencia, Tecnología e Innovación (SECTEI) del gobierno de la Ciudad de México. La investigación pretende identificar los microorganismos más abundantes en la microbiota intestinal de niños escolares.

El muestreo inició en 2020, sin embargo, debido a la actual pandemia por Covid-19 tuvo que detenerse, ya que las muestras estaban siendo recopiladas de infantes de una escuela secundaria y, por la emergencia sanitaria, ésta fue cerrada.

Los investigadores han ido recopilando muestras de heces y sangre de 95 niños, a los cuales se les ha empezado a hacer análisis de secuenciación genómica; además de que se ha solicitado el llenado de un cuestionario que incluye aspectos socioeconómicos, peso, talla, aspectos de su vivienda, hábitos alimenticios, ejercicio, etcétera, con el objetivo de identificar marcadores de tipo bacteriano o alimentario que estén asociados.

Con este estudio se pretenden conocer los anaerobios estrictos y facultativos involucrados en el sobrepeso y la obesidad. Los primeros son organismos que mayormente conforman la microbiota intestinal y crecen en condiciones de ausencia de oxígeno.

Con estos primeros datos han empezado a hacer un análisis para ver parámetros alimenticios con la presencia de microorganismos específicos en la microbiota intestinal.

Hasta el momento el análisis de las muestras ha arrojado la presencia de dos microorganismos como potenciales patógenos, una es la bacteria Collinsella aerofaciens, la cual se ha reportado que esta involucrada en procesos de inflamación crónica, también relacionada con el síndrome de colon irritable y con la producción de citocinas proinflamatorias, como IL-17 A, del intestino, y la bacteria Escherichia coli (la cual tiene un papel dual en intestino, por una parte, al formar parte de la microbiota intestinal normal, pero por otra, al generar padecimientos como la diarrea).

Sus estudios también pretenden enfocarse en analizar marcadores de la inflamación en muestras de plasma, como del intestino, así como de la presencia en plasma, que se sabe están relacionada en los procesos inflamatorios.

“Hasta el momento no existen marcadores de tipo bacteriano o alimentario que permitan identificar que rumbo nutricional y la homeostasis metabólica de los niños, con los resultados que se obtengan en nuestro estudio se podrá contar con éstos y en forma más firme y contundente orientar a la población”, puntualiza el doctor Armando Navarro.

¿Qué hacer con este conocimiento?

En la conformación de nuestra microbiota no hay un solo factor que esté involucrado. Hoy se sabe que en ella influyen la forma de nacimiento, la alimentación, el ejercicio, la lactancia materna, incluso otros factores ambientales como el medio en el que nos desarrollamos.

Lo mismo ocurre con la obesidad, pues en ella están involucrados distintos aspectos, desde la genética, la falta de ejercicio, los hábitos alimenticios, el estilo de vida, etcétera, y, como lo explica el doctor García Mena, “la microbiota puede explicar una fracción de casos, pero no todos”.

Aunque el trasplante fecal, así como los prebióticos y los probióticos se han propuesto como una herramienta para mejorar o modificar la microbiota intestinal, sólo son una parte que puede contribuir a mejorar este enorme crisol que es la obesidad.

Cada estudio de investigación que se genera en todo el mundo sobre microbiota contribuye a acrecentar el conocimiento sobre la función que ésta tiene en nuestro organismo, sin embargo, como lo destaca el doctor Canizales, siguen haciendo falta más trabajos que permitan caracterizar mejor la microbiota, entender cómo responde a los diversos factores y qué función tiene cada una de esas bacterias que nos habitan, entre otros aspectos.

Ninguna bacteria es mala, pues cada una cumple funciones distintas, destaca la doctora Burguete. Por ello no podemos pensar que únicamente al cambiar la microbiota disminuirán problemas como la obesidad. Si deseamos que ese 35% de nuestras infancias con sobrepeso tenga una mejor calidad de vida, desde casa se deben empezar a promover hábitos más saludables, pues se sabe que el entorno familiar juega un rol muy importante en el sobrepeso y la obesidad de los niños.

En ese sentido, conocer la relación de la microbiota con nuestro organismo nos permitirá entender de mejor manera a esos minúsculos animales que hace casi tres siglos y medio se pensó que sólo nos dañaban, y que hoy se sabe que influyen también en una buena calidad de vida.

• Este trabajo fue posible gracias a una beca para la producción de trabajos periodísticos en temas de ciencia, concedida por la Fundación Gabo y el Instituto Serrapilheira, con el apoyo de la Oficina Regional de Ciencias de la UNESCO para América Latina y el Caribe.