El rol de la microbiota intestinal en el sistema inmunológico
Por primera vez, los investigadores han demostrado que la concentración de diferentes tipos de células del sistema inmunológico en la sangre cambia en relación a la presencia de diferentes cepas bacterianas en el intestino.
Un equipo multidisciplinario del hospital Memorial Sloan Kettering (MSK), en Nueva York, demostró cómo la microbiota intestinal moldea directamente la composición del sistema inmunológico humano, mostrando específicamente que la concentración de diferentes tipos de células de este sistema en la sangre cambia de acuerdo a la presencia de diferentes cepas bacterianas en el intestino.
Los resultados del estudio publicado en Nature se basan en datos de más de 2,000 pacientes recopilados a lo largo de más de diez años.
"La comunidad científica ya había reconocido que la microbiota intestinal era importante para la salud del sistema inmunológico humano, pero los datos utilizados para alcanzar esta suposición provenían de estudios en animales", comenta Joao Xavier, biólogo de sistemas del Sloan Kettering Institute y coautor del artículo junto con Jonas Schluter, profesor adjunto en el centro NYU Langone Health.
Los datos utilizados en el estudio provinieron de personas que recibieron trasplantes alogénicos de células madre y trasplantes de médula ósea (TMO). Después del uso de quimioterapia o radioterapia para destruir las células cancerosas, el sistema de formación de sangre de los pacientes es reemplazado con células madre de un donante.
Durante las primeras semanas, mientras se estabilizan las células sanguíneas, incluidos los glóbulos blancos que forman el sistema inmunológico, los pacientes son extremadamente vulnerables a infecciones; para protegerlos durante este tiempo, reciben antibióticos.
Muchos de estos tienen como efecto secundario destruir la microbiota saludable que vive en el intestino, permitiendo que cepas peligrosas se apoderen del sistema. Una vez que el sistema inmunológico del paciente se ha reconstituido, se suspenden los antibióticos y la microbiota intestinal comienza a crecer lentamente.
"La recuperación paralela del sistema inmunológico y la microbiota, los cuales se dañan y luego se restauran, nos brinda una oportunidad única para analizar el vínculo entre estos dos sistemas", expresa el Dr. Schluter.
Durante más de diez años, los miembros del Memorial Sloan Kettering enfocados a trasplantes de médula ósea han recolectado y analizado regularmente muestras de sangre y heces de pacientes durante todo el proceso del trasplante. El ADN bacteriano fue procesado por el personal del Centro Lucille Castori para Microbios, Inflamación y Cáncer, del MSK, el cual jugó un papel clave en la creación del enorme conjunto de datos de la microbiota.
"Nuestro estudio muestra que podemos aprender mucho de las heces: muestras biológicas que literalmente se tiran por el inodoro", señala el Dr. Xavier. "Al recopilarlas tenemos un conjunto de datos único que podemos usar para hacer preguntas sobre la dinámica de esta relación".
Este esfuerzo fue dirigido por Marcel van den Brink, jefe de la División de Neoplasias Hematológicas, junto a un equipo de especialistas en enfermedades infecciosas, médicos de trasplantes de médula ósea y científicos.
"Diariamente recolectamos muestras de un gran número de pacientes para observar lo que sucedía día a día", explica el Dr. van den Brink. "Los cambios en la microbiota son rápidos y dramáticos, y es probable que no haya otro momento en el que se puedan ver".
Investigaciones anteriores que utilizaron muestras recolectadas por este estudio han analizado cómo la microbiota intestinal afecta la salud de los pacientes durante el proceso de TMO.
Una publicación en febrero de 2020 informó que tener una mayor diversidad de especies en la microbiota intestinal se asocia con un menor riesgo de muerte después de un trasplante.
También se encontró que tener una menor diversidad de microbiota antes de un trasplante resulta en una mayor probabilidad de contraer una enfermedad de injerto contra huésped, una complicación potencialmente fatal en la que las células inmunes del donante atacan el tejido sano de los pacientes.
Nuevas técnicas estadísticas
El banco de datos que creó el equipo de MSK contiene detalles sobre los tipos de microbios que viven en los intestinos de los pacientes en varios momentos. Para extraer información significativa de los registros digitales de salud, el equipo computacional utilizó algoritmos de aprendizaje automático.
Entre los datos extraídos se incluyeron los tipos de células del sistema inmunológico presentes en la sangre, los medicamentos administrados y los efectos secundarios que experimentaron los pacientes.
"Esta investigación eventualmente podría identificar cómo regular más de cerca la microbiota para que los trasplantes de médula ósea sean más seguros", dice el Dr. van den Brink.
Analizar tal cantidad de datos fue una tarea enorme y, para lograrlo, el Dr. Schluter, que en ese momento era becario de postdoctorado en el laboratorio del Dr. Xavier, desarrolló nuevas técnicas estadísticas.
"Debido a que los experimentos con personas a menudo son imposibles, tenemos que recurrir a lo que podamos observar", comenta el Dr. Schluter. "Gracias a que hemos recopilado datos durante un período en el que el sistema inmunológico de los pacientes y el microbioma cambian drásticamente, hemos comenzado a descubrir patrones. Esto nos permite comenzar a entender la importancia que la microbiota tiene sobre la reconstrucción del sistema inmunológico".
"El propósito de este estudio no fue decir si ciertos tipos de microbios son 'buenos' o 'malos' para el sistema inmunológico", explica el Dr. Xavier, agregando que este debe ser un eje de investigaciones futuras.
"Se trata de una relación complicada. Los subtipos de células del sistema inmunitario que quisiéramos aumentar o disminuir varían de un día a otro, dependiendo de lo que esté sucediendo en el cuerpo. Lo importante es que ahora tenemos una manera de estudiar este complejo ecosistema".
Además, los investigadores aseguran que planean aplicar esta información para estudiar el sistema inmunológico de pacientes que reciben otro tipo tratamientos contra el cáncer.
Fuente: Schluter. J., et al., Nature, 2020. "La microbiota intestinal está asociada con la dinámica de las células del sistema inmunológico en los seres humanos".
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