FACULTAD DE FARMACIA
UNIVERSIDAD COMPLUTENSE
TRABAJO FIN DE GRADO
“Microbioma humano y enfermedad ósea.”
Autor: Selene de Dios Velázquez
Tutor: Francisco Javier Arroyo Nombela
Convocatoria: Junio 2018
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 2 -
ÍNDICE
1. Resumen……………………………………………………….pág. 3
2. Introducción y Antecedentes…………………………………pág. 3
3. Objetivos……………………………………………………....pág. 5
4. Metodología……………………………………………………pág. 5
5. Resultados y Discusión………………………………………..pág. 6
6. Conclusiones…………………………………………………..pág. 17
7. Bibliografía……………………………………………………pág. 18
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 3 -
1 .RESUMEN
El estudio del microbioma intestinal poder analizar y caracterizar la microbiota a través de su
perfil genético está siendo uno de los objetivos de mayor relevancia dentro de la comunidad
científica.
Determinar la composición de la microbiota normal es fundamental para poder relacionar
situaciones de disbiosis (cambios en la composición de la comunidad microbiona) con
diferentes patologías como obesisdad, diabetes tipo I y enfermedades inflamatorias.
En esta revisión se analizan temas generales del microbioma y el impacto que éste tiene en el
desarrollo y prevención de algunas patologías óseas como son la artritis reumatoide, la
oteoartritis y la osteoporosis.
2. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
La microbiota es el conjunto de microorganismos vivos que residen en las diferentes zonas
del cuerpo humano, y los genes que codifican constituyen el microbioma. Forman una
compleja comunidad que está formada por bacterias, virus, hongos, y al menos, una arquea.
Todos ellos interaccionan entre sí y con el hospedador, teniendo de este modo, un gran
impacto tanto en la salud como en la fisiología de éste (1).
El término “microbioma”, desarrollado por Joshua Lederberg, premio Nobel de Medicina en
1958, hace referencia a todos los microorganismos, sus genomas y sus interacciones con el
entorno que les rodea (2).
La microbiota intestinal está formada principalmente por bacterias de las divisiones
Basteroidetes y Firmicutes (1). La comunidad microbiana presenta una gran variabilidad
interindividual, sin embargo, en la mayoría de los individuos ésta se puede clasificar en tres
variantes o “enterotipos” en función del género dominante (Bacteroides, Prevotella o
Ruminococcus) (3).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 4 -
A pesar de que la microbiota intestinal se conoce desde hace mucho tiempo, la gran mayoría
de los microorganismos no eran cultivables a nivel de laboratorio y, por lo tanto, su estudio
fue limitado hasta que se desarrollaron las técnicas basadas en ADN (4). Ha sido la tecnología
genómica (análisis de genomas a gran escala) la que nos pone en una perspectiva clara lo que
representa ese conjunto de microorganismos que albergamos (8).
La técnica de alto rendimiento más antigua para estudiar la ecología microbiana es secuenciar
el gen 16S ARNr altamente conservado, también conocido como perfil del gen 16S (5).
Antiguamente, este gen se amplificaba con cebadores bacterianos universales, y las
secuencias individuales se clonaban y se determinaban usando las técnicas de secuenciación
de Sanger (4). El ARN ribosómico 16S (16S ARNr) es un componente de la subunidad 30S
de los ribosomas procarióticos, cuyas regiones están altamente conservadas entre diferentes
especies de bacterias. Este gen es, por lo tanto, útil para estudios filogenéticos ya que los
cebadores PCR universales dirigidos a estas regiones conservadas pueden usarse para
amplificar dicho gen y conseguir la secuencia de nucleótidos completa del ARNr 16S sin
conocimiento previo de las especies bacterianas que hay presentes (6). La principal limitación
es que no proporciona información respecto a microorganismos no bacterianos (4).
Dentro de la tecnología genómica son los estudios metagenóicos los que nos dan cuenta del
microbioma. Estos estudios, en los que se utilizan técnicas de secuenciación de alto
rendimiento del ADN (High-troughput DNA sequencing), proporcionan una imagen mucho
más amplia y compleja de las poblaciones microbianas (4). Los datos obtenidos de la
secuencia de ADN se utilizan para evaluar a la comunidad microbiana de dos formas: el perfil
taxonómico, que responde a la pregunta "¿quién está presente en la comunidad?", y el perfil
funcional, que responde a "¿qué podrían estar haciendo? (7).
En el año 2008 comenzó un notable esfuerzo científico para caracterizar el microbioma
humano, es decir, para analizar y describir la microbiota humana a través de su rastro
genómico (8).
Gracias al desarrollo de estas nuevas técnicas de análisis y a proyectos a gran escala como el
MetaHIT (a nivel europeo y centrado en la microbiota del tracto intestinal) y el Proyecto del
Microbioma Humano (HMP), el repertorio de microorganismos conocidos en el cuerpo
humano y en el ambiente ha aumentado (4).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 5 -
El HMP, lanzado por el NIH (National Institutes for Health) en el año 2007, tiene dos
objetivos fundamentales: caracterizar la microbiota “normal” en individuos sanos y analizar el
papel de dichos microorganismos en la salud y en la enfermedad humanas (6).
De este modo, el objetivo de estos proyectos en torno al microbioma humano es el de
establecer la relación entre microbiota y salud, en qué medida las alteraciones están
relacionadas con la enfermedad y cómo se puede contribuir interviniendo sobre la microbiota
a desarrollar determinadas terapias (8).
El microbioma humano añade, por tanto, una nueva dimensión a la individualidad en la
valoración del estado de salud y en el tratamiento de patologías (8).
3. OBJETIVOS
1. Comprobar el vínculo entre el microbioma humano y el hueso
2. Describir como posibles alteraciones de la microbiota (disbiosis) pueden contribuir al
desarrollo de enfermedades a nivel óseo como la artritis reumatoide (AR), osteoartritis (OA) y
osteoporosis postmenopaúsica (PMO).
3. Describir nuevas líneas de prevención y tratamiento para evitar el desarrollo y/o avance de
la enfermedad.
4. METODOLOGÍA
Se trata de una revisión bibliográfica en la que se ha buscado información en bases de datos
informatizadas. Las fuentes utilizadas para la búsqueda de artículos y revistas de divulgación
científica son:
PubMed: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/
Elsevier
Scientific American (revista): https://www.scientificamerican.com/
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 6 -
Gut Microbiotal for Healt: http://www.gutmicrobiotaforhealth.com/es/inicio/
Las palabras clave empleadas para acotar la búsqueda de información han sido: microbiome,
human microbiome, microbiota, osteoimmunology, gut microbiota, bone, osteoarthritis,
osteoporosis, metagenomics, immune system and gut microbiota, rheumatoid arthritis.
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Desarrollo de la microbiota intestinal.
La composición de la microbiota intestinal evoluciona a lo largo de la vida del ser humano,
desde el nacimiento hasta la edad adulta, y al mismo tiempo, está influenciada por múltiples
factores del entorno (9).
El tracto gastrointestinal (TGI) del feto es estéril hasta el nacimiento, momento en el cual el
recién nacido comienza a ser colonizado (Figura 1).
En función del tipo de nacimiento (cesárea o parto vaginal), la microbiota puede provenir de
la piel de la madre (Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacerium sp) o de la vagina
(Lactobacillus, Prevotella, Sneathia sp). Durante las primeras semanas de vida, la actividad
de los receptores tipo Toll (TLR) está disminuida (1). Este tipo de receptores se expresan en
las células presentadoras de antígeno (APC) donde participan en el reconocimiento de
patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) (9). Por eso, al no estar plenamente
activos se permite el desarrollo de una comunidad bacteriana estable en el TGI (1).
Con la introducción de comida sólida, la diversidad microbiana aumenta y se establecen los
microorganismos que prevalecerán durante el estado adulto (principalmente Bacteroidetes y
Firmicutes) (1).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 7 -
Figura 1. Desarrollo de la microbiota desde el nacimiento hasta la edad adulta. Cell 148, 2012 Elsevier Inc.
Published by Elsevier Inc.
Al mismo tiempo que esto ocurre, el sistema inmune comienza a madurar y a diferenciar entre
la microbiota comensal y la patógena (9).
Una vez que la comunidad bacteriana es estable, se establece un equilibrio dinámico con
diferentes especies bacterianas que compiten e interactúan entre sí y con el sistema inmune
del hospedador (18). A partir de aquí, cualquier desequilibrio en su composición (disbiosis)
se puede asociar al desarrollo de algunas enfermedades como obesidad, diabetes tipo 2,
enfermedad inflamatoria intestinal o incluso enfermedades de tipo autoinmune como la artritis
reumatoide (1).
Relación de la microbiota y el sistema inmune.
La interacción entre la microbiota intestinal y el sistema inmune tiene un papel central tanto
en la maduración del mismo durante el periodo postnatal, como en su modulación durante el
resto de la vida del individuo. Es por esto, que situaciones de disbiosis podrían influir en el
desarrollo de enfermedades caracterizadas por una desregulación inmune como pueden ser
alergias, enfermedades autoinmunes y enfermedades inflamatorias (10).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 8 -
Se sabe que la microbiota intestinal puede interactuar con células no enterales como las
células inmunes, las células dendríticas y los hepatocitos, produciendo moléculas como
ácidos grasos de cadena corta, derivados de indol, poliaminas y ácido biliar secundario. Los
receptores para algunas de estas moléculas se expresan en células inmunitarias y modulan la
diferenciación de células T efectoras y reguladoras: esta es la razón por la cual situaciones
de disbiosis se correlacionan con varias enfermedades autoinmunes, metabólicas y
neurodegenerativas (10).
Para estudiar la relación entre el sistema inmune y la microbiota se han empleado modelos
experimentales en los que se utilizan roedores libres de microorganismos (animales
gnotobiótiocos) criados en condiciones estériles. Los animales libres de microorganismos
proporcionan información importante en cuanto al efecto de la microbiota en el sistema
inmune del hospedador. El desarrollo del tejido linfoide asociado al intestino (GALT), que
constituye la primera línea de defensa en la mucosa intestinal con la producción de IgA, es
defectuoso en este tipo de animales (11). Además, los nódulos linfáticos mesentérico y
esplénico y las placas de Peyer tienen un tamaño menor (10), y el grosor de la lámina propia
intestinal también es menor en comparación con ratones con microbiota (11). Debido a esto,
el número de células CD4+ y de IgA es reducido.
En estos roedores se ha observado también como las células epiteliales intestinales tienen una
expresión reducida de receptores tipo Toll (TLR) y del complejo mayor de
histocompatibilidad II, involucrados en la detección de patógenos y en la presentación de
antígenos respectivamente. De este modo, la contribución de la microbiota al desarrollo y
funcionamiento del sistema inmune parece ser fundamental (11).
Otro hecho que sostiene la importancia de la microbiota en la función inmune es que la
colonización por Bacteroides fragilis o la exposición a su lipopolisacárido A en estos
animales, hace que se restablezcan los niveles de células CD4+ a niveles normales (4),
protegiendo frente al desarrollo de enfermedades autoinmunes (11).
A pesar de esto, la activación del sistema inmune por parte de los microorganismos no
siempre resulta beneficiosa (4). En modelos animales con artritis reumatoide (AR), la
enfermedad está disminuida en ratones libres de gérmenes debido a que las células Th17
(proinflamatorias) están disminuidas. Cuando estos animales son colonizados por bacterias
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 9 -
filamentosas segmentadas (SFB), el fenotipo artrítico se restaura debido a que aumenta la
diferenciación y la función de las células Th17 (10).
Hablando de microorganismos específicos, se ha propuesto una relación entre el desarrollo de
AR en pacientes predispuestos y la presencia de Prevotella. En concreto Prevotella copri se
ha asociado a un mayor riesgo de AR, mientras que Prevotella histicola parece inhibir el
desarrollo de dicha patología (10).
Influencia de la microbiota en enfermedades no infecciosas.
Las enfermedades de tipo autoinmune son el resultado de una desregulación del sistema
inmune. Este tipo de enfermedades como la esclerosis múltiple, diabetes tipo I y artritis
reumatoides están aumentando en la población occidental, lo que sugiere posibles alteraciones
en los factores ambientales que regulan el sistema inmune adaptativo (11). En este trabajo nos
vamos a centrar en la Artritis Reumatoide como enfermedad autoinmune y relacionada con el
microbioma humano.
La AR es una enfermedad crónica, incapacitante e incurable que se caracteriza por ser un
trastorno autoinmune genético complejo. Aunque los genes contribuyen a la susceptibilidad
de tener la enfermedad, se necesita la interacción entre los factores genéticos y ambientales
para que se manifieste (6). Se ha demostrado que ciertas cepas microbianas intestinales
inhiben o atenúan las respuestas inmunes en modelos experimentales de AR (10), lo que
sugiere que especies específicas entre las bacterias comensales intestinales pueden
desempeñar un papel patogénico o protector en el desarrollo de la AR (12).
Nuevos conocimientos de los análisis basados en la secuencia de ADN de las comunidades
microbianas intestinales y un renovado interés en la inmunología de la mucosa sugieren que el
microbioma representa un factor ambiental importante que podría influir en el desarrollo de
dicha enfermedad. (6).
Cambios en la alimentación o el uso generalizado de antibióticos tienen como resultado una
alteración en la composición de la microbiota “normal”, también llamado disbiosis. Este
estado alterado, puede afectar a la autoinmunidad del hospedador (Figura 2). Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 10 -
Además, en estudios con animales libres de microorganismos al tener un número reducido de
Th17 no desarrolla la artritis reumatoide (que cursa con inflamación a nivel articular). La
respuesta inflamatoria en la artritis reumatoide es promovida por las células Th17. A
diferencia de éstas, las Treg se encargan de controlar esa inflamación. Esto sugiere que los
efectos de la microbiota intestinal a nivel del sistema inmune adaptativo se extienden más allá
del trato gastrointestinal para influir en el desarrollo de enfermedades autoinmunes que
aparentemente no están relacionadas con infecciones microbianas (11).
Figura 2. Disbiosis, alteración del genoma humano y de la respuesta inflamatoria. Ciencia. 2010, 330 (6012):
1768-1773.
La composición del microbioma humano contribuye al equilibrio entre las células T
reguladoras (Treg) y las proinflamatorias (Th17). En un microbioma sano (A), existe una
proporción adecuada de microorganismos pro y antiinflamatorio (SFB y B.fragilis,
respectivamente) que contribuyen al desarrollo normal de la respuesta inflamatoria. En este
escenario, a pesar de que el genoma humano presente mutaciones (representadas por la
estrella), la enfermedad no se manifiesta. Sin embargo, en situaciones de disbiosis (B,C) la
enfermedad autoinmune se puede desarrollar. Un aumento de los microorganismos
proinflamatorios como SFB, promueve la actividad de las células Th17, lo que tiene como
consecuencia la aparición de la patología. En este caso, de la artritis reumatoide (B).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 11 -
Se observa entonces, como este desequilibrio entre las células Th17 y las Treg conduce a la
autoinmunidad y a la manifestación de la enfermedad en una situación de disbiosis.
Cómo afecta el microbioma intestinal a órganos distantes y su relación con
enfermedades óseas.
Para evitar que la microbiota intestinal acceda a la lámina propia y al compartimento
sistémico existen múltiples mecanismos. Una barrera fisicoquímica compuesta de una capa de
moco espesa, proteínas antimicrobianas, y secreciones mucosas que contienen
inmunoglobulina A (IgA) se unen para minimizar el contacto entre los microbios comensales
en la luz intestinal y las células epiteliales intestinales que recubren la pared intestinal (6).
Estas células no constituyen solamente un límite anatómico, sino que también tienen
propiedades antibacterianas activas. Por ejemplo, las células epiteliales producen una variedad
de proteínas bactericidas como defensinas, catelicidinas y lectinas de tipo C.
Además, las células epiteliales presentan receptores tipo Toll (TLR) en su membrana celular,
que permiten el reconocimiento de PAMP (Patrones Moleculares Asociados a Patógenos), la
activación de la molécula adaptadora de señalización MyD88 (proteína 88 de respuesta
primaria de diferenciación mieloide) e inducción de respuesta inflamatoria (6).
Estudios sobre las interacciones entre hospedador y microorganismos han identificado varias
formas a través de las cuales, cambios en el microbioma pueden influir en órganos distantes.
Se han clasificado tres posibles modos de actuación: regulación de la absorción de nutrientes,
regulación del sistema inmune en el endotelio intestinal (expuesto anteriormente) y
traslocación a la circulación sistémica de los microorganismos y los PAMPs a través de la
barrera endotelial (13) (Figura 3).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 12 -
Figura 3. Mecanismos de actuación de la microbiota en órganos distantes. J Bone Miner Res. 2016;31(9): 1638–
1646.
La absorción de nutrientes en el intestino está regulada en cierta medida por la microbiota
intestinal. Alteraciones de la flora intestinal puede provocar una respuesta inflamatoria
excesiva en el revestimiento intestinal, impidiendo la absorción de nutrientes clave.
Adicionalmente, la flora intestinal produce un gran número de vitaminas usadas por el cuerpo,
donde se incluye la cobalamina (B12), biotina (B7), folato, tiamina (B1), piridoxal fosfato,
ácido pantoténico (B5), niacina (B3), vitamina K y tetrahidrofolato (18). Estas vitaminas
producidas por los microorganismos comensales actúan en los distintos órganos y
localizaciones del cuerpo humano, y tiene influencia en la función cardiovascular, el sistema
nervioso central y potencialmente en el sistema musculoesquelético (13).
La traslocación de microrganismos y de sus productos (los PMAP) a través del endotelio
intestinal es otro de los mecanismos a través del cual la microbiota puede influir en el hueso y
en la articulación (13), ya que pueden atravesar la barrera endotelial y llegar a dichas
localizaciones a través de la circulación sistémica (18.) Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 13 -
Los PAMP, como son algunos componentes celulares bacterianos (lipopolisacárido,
peptidoglicano), la flagelina y el ADN bacteriano, son lo suficientemente pequeños como para
ser transportados a través de la barrera endotelial intestinal y entrar en la circulación
sistémica. Una vez ahí son distribuidos a otras localizaciones como el hueso donde pueden
activar respuestas inmunes innatas o adaptativas y desencadenar una inflamación local de la
zona (13).
En el hueso, los PAMP tienen un efecto directo sobre la remodelación ósea a través de la
estimulación de los diferentes tipos de receptores TLR. Estos son: TLR2 que responde al
peptidoglicano, TLR4 que se activa en presencia del lipopolisacárido, y TLR5 que se une a la
flagelina (13).
Además de dichos patrones moleculares, algunas bacterias de pequeño tamaño pueden cruzar
la barrera endotelial a través de un proceso conocido como traslocación bacteriana. En
individuos con un sistema inmune normal (completamente maduro y funcional), la
translocación bacteriana es rara, pero en estados de enfermedad, como por ejemplo en
situaciones de inflamación intestinal se produce un aumento de la permeabilidad intestinal
permitiendo que más bacterias crucen dicha barrera (18). Estas bacterias vivas serían
transportadas al hueso y a la articulación donde podrían estimular directamente a receptores
inmunes innatos presentes en las células locales (incluso sin establecerse nunca una infección
local de la zona (13).
Evidencia de la interacción hueso-microbioma
Como se ha hablado anteriormente, la presencia de SFB en el microbioma intestinal provoca
una expansión local de las células proinflamatorias Th17 (14) que luego migran a
compartimentos inmunes periféricos y activan a las células B productoras de anticuerpos
(Ac). La producción de estos Ac conduce a la destrucción de la articulación mediada por el
sistema inmune, teniendo como resultado el desarrollo de la artritis reumatoide (14).
Se ha comprobado como la composición de la microbiota intestinal y su manipulación puede
afectar a la salud ósea más allá del sistema inmune debido a la influencia de ésta en la
absorción del calcio y a la producción intestinal de serotonina (10).
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 14 -
Análisis a posteriori del uso de Lactobacillus reuteri demostraron que el uso de este
probiótico en individuos sanos aumentaba los niveles séricos de 25-OH vitamina D, lo que
influía en la absorción de calcio y aportaba beneficios para la salud ósea (10).
Otro posible mecanismo a través del cual la microbiota intestinal aporta beneficios óseos es el
incremento en la absorción del calcio. Se sabe que mantener un balance positivo de calcio es
importante para alcanzar un buen nivel de masa ósea con el fin de proteger frente al desarrollo
de osteoporosis en la edad adulta. La ingesta dietética de fibra influye en la absorción del
calcio: después de que la fibra sea fermentada por la microbiota, se mejora la absorción de
calcio debido a la reducción del pH intestinal, esto reduce la formación de fosfatos de calcio e
incrementa la absorción de calcio y la producción de AGCC como el butirato. El efecto de los
AGCC es más complejo que el efecto del propio pH, de hecho, se ha demostrado que estos
ácidos incrementan el transporte de calcio a través de una cascada de señalización (10).
Otro mecanismo por el cual la microbiota influye en el hueso está mediado por la producción
intestinal de serotonina (5-HT), la cual actúa como un regulador de la masa ósea. Las células
enterocromafines del duodeno son las responsables de la síntesis de serotonina intestinal (g5-
HT), y esto está parcialmente modulado por la microbiota. Se sabe que la 5HT interacciona
con las células óseas, particularmente, disminuye la proliferación de los osteoblastos (células
óseas que sintetizan la matriz del hueso) a través de la activación de los receptores 5-HT1B en
los pre-osteoblastos (15). Estas observaciones sugieren que la regulación de la g5HT por la
GM podría ser una estrategia terapéutica potencial para mejorar la salud ósea. La figura 4
resume dichos mecanismos y cómo el hueso y la microbiota se relacionan a expensas del
sistema inmune.
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 15 -
Figura 4. D’Amelio, P. & Sassi, F. Calcif Tissue Int (2018) 102: 415.
A parte de la artritis reumatoide, hay otras patologías óseas como la osteoartritis y la
osteoporosis que también podrían verse influenciadas por la acción de la microbiota intestinal.
La osteoartritis es una patología en la que se produce una degradación del cartílago que
recubre la articulación, de modo que aparece una fricción entre los huesos que cursa con
dolor, inflamación y pérdida de movilidad articular. Estudios recientes sugieren que las
interacciones entre la inflamación sistémica y la osteoartritis podrían estar reguladas por el
microbioma. Utilizando la desestabilización del menisco medial (técnica quirúrgica para
simular la fisiopatología de la osteoartritis en investigación) para inducir osteoartritis en
ratones, se vio como los animales con inflamación sistémica causada por obesidad inducida
por la dieta desarrollaron una degradación de la articulación más intensa que los ratones
delgados. Además de esto, el estudio mostró como el desarrollo de la osteoartritis en animales
con dietas altas en grasa podría prevenirse con el uso de prebióticos que modificasen la
microbiota intestinal (13).
Por otro lado, la osteoporosis es otra enfermedad esquelética en la que se produce una
disminución de la densidad ósea. Los huesos se vuelven más porosos, más frágiles y resisten
peor los golpes, produciéndose fracturas con mayor facilidad. Muchas de las condiciones
clínicas que están asociadas o que contribuyen al desarrollo de la osteoporosis también están
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 16 -
relacionadas con cambios en la microbiota intestinal. Una serie de estudios preclínicos
sugirieron que el microbioma podía influir en la cantidad ósea, en lo referente a morfología y
densidad. Para estudiar esto, se han emplea do tres métodos: estudios con ratones libres de
microorganismos (los AGCC sintetizados por las bacterias median el efecto del microbioma
en el hueso ya que afectan a la circulación del IGF-1 condicionando de este modo el
crecimiento óseo), tratamiento crónico con antibióticos por vía oral para manipular la flora
intestinal (cambios en la microbiota como consecuencia de la administración de antibióticos
afectaban a la masa y densidad ósea) y, tratamiento con probióticos (13). El uso de
probióticos (microorganismos vivos que, administrados en cantidades adecuadas, confieren
un beneficio a la salud del que los toma), incluidas diferentes especies de Lactobacillus,
mostraron un efecto antiinflamatorio en el endotelio intestinal, lo que aportaba beneficios a
nivel óseo en cuanto a masa y densidad. En roedores, el tratamiento con probióticos redujo la
pérdida ósea asociada a ovariectomia y reguló la inflamación intestinal. (13).
Manipulación de la microbiota intestinal como posible terapia.
Manipular la composición de la microbiota intestinal se puede conseguir de diferentes formas
como con el uso antibióticos, cambios en los hábitos dietéticos y con el uso de prebióticos y
probióticos. Cambios en la composición de la microbiota podrían tener efectos en la salud
ósea (10).
Dentro de los probióticos, el más usado es Lactobacillus spp., el cual ha demostrado tener un
efecto antinflamatorio y protector en el hueso. Así, en algunas afecciones como la pérdida
ósea inducida por la periodontitis (pérdida del hueso de los maxilares en situaciones de
inflamación/infección de las encías) se ha propuesto el uso de probióticos como terapia
adyuvante (10) (16).
Los probióticos también se han estudiado por su efecto inmunomodulador (16). El uso de
Enterooccus faecium en modelos animales de artritis inducida, en combinación con
tratamiento con metrotexato, se observó una potenciación del efecto beneficioso del fármaco
y se evitó la pérdida de densidad ósea en las ratas artríticas (E.faecium cuando se administraba
sólo no tenía efecto significativo) (16). Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 17 -
En la población geriátrica, la administración de Lactobacilus helveticus incrementó la
absorción de calcio (17).
Otro método para modificar la microbiota intestinal es el uso de prebióticos. Los prebióticos
son carbohidratos complejos y fibras que afectan a la composición y/o actividad de la
microbiota intestinal. (10). La acción bacteriana sobre los prebióticos genera metabolitos que
son los que tienen un efecto beneficioso en la salud del hospedador (16).
En los últimos años, el efecto de los prebióticos sobre la absorción intestinal del calcio se ha
estudiado tanto en modelos animales como humanos y se ha visto una mejora de la misma, lo
que se reflejaba en un incremento de la densidad ósea (10).
6. CONCLUSIONES
La microbiota intestinal se adquiere en el nacimiento y se va estableciendo en función de
factores externos. A pesar de que dicha microbiota es resistente a los cambios, hay situaciones
en los que su composición se ve alterada (disbiosis) y esto se manifiesta con el desarrollo de
diferentes patologíasy afecciones.
La microbiota tiene un papel fundamental en el desarrollo del sistema inmune, es por eso, que
los ensayos en modelos gnobióticos tienen la función inmune defectuosa.
Se han establecido tres mecanismos a través de los cuales los microorganismos pueden actuar
en órganos distantes (más allá del intestino): regulación de la absorción de nutrientes,
regulación del sistema inmune y traslocación bacteriana.
En relación a las patologías óseas, se ha visto como condiciones de disbiosis están
relacionadas con el desarrollo de la artritis reumatoide en pacientes predispuestos
genéticamente. La disbiosis provoca una alteración de la respuesta inflamatoria, actuando
como un factor desencadenante de la enfermedad.
La osteoartritis y la osteoporosis son dos enfermedades que también se ven influenciadas por
la acción microbiana, esto es así porque la microbiota interviene en la absorción del calcio y
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 18 -
en la secreción de serotonina intestinal, ambos procesos involucrados en la obtención de masa
y densidad ósea.
Conociendo la relación de la microbiota con el hueso, y cómo situaciones de disbiosis parecen
estar vinculadas al desarrollo de algunas patologías, la manipulación de la misma podría
llegar a ser en el futuro una posible terapia en la prevención y/o tratamiento de dichas
afecciones. Sin embargo, para llegar a ello se necesitan más estudios en lo referente al
microbioma humano.
7. BIBLIOGRAFÍA
1. Clemente JC, Ursell LK, Parfrey LW, Knight R. The Impact of the Gut Microbiota on
Human Health: An Integrative View. Cell. 2012;148(6):1258-70.
2. Jones RM, Mulle JG, Pacifici R. Osteomicrobiology: The influence of gut microbiota
on bone in health and disease. Bone. 2017;94(5):400-65.
3. Arumugam M, Raes J, Pelletier E, Le Paslier D, Yamada T, Mende DR, et al.
Enterotypes of the human gut microbiome. Nature. 2011;473(7346):174-80.
4. Morgan XC, Segata N, Huttenhower C. Biodiversity and Functional Genomics in the
Human Microbiome. Trends Genet. 2013;29(1):51-8.
5. Tringe SG, Hugenholtz P. A renaissance for the pioneering 16S rRNA gene. Current
Opinion in Microbiology. 2008;11(5):442-6.
6. Scher JU, Abramson SB. The microbiome and rheumatoid arthritis. Nat Rev
Rheumatol. 2011;7(10):569-78.
7. Franzosa EA, Hsu T, Sirota-Madi A, Morgan XC. Sequencing and beyond:integrating
molecular ‘omics’ for microbial community profiling. 2015;13(6):360-72.
8. Nombela C. Microbiota y microbioma: ¿El último órgano del cuerpo humano? Aula
de la Farmacia, 2018; 14(125):20-25.
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.
- 19 -
9. Gut Microbiota for Health [Internet]. Gut Microbiota for Health. [citado 20 de mayo
de 2018]. Disponible en: http://www.gutmicrobiotaforhealth.com/es/inicio/
10. D’Amelio P, Sassi F. Gut Microbiota, Immune System, and Bone. Calcif Tissue Int.
2018;102(4):415-25.
11. Lee YK, Mazmanian SK. Has the microbiota played a critical role in the evolution of
the adaptive immune system? Science. 2010;330(6012):1768-73.
12. Scher JU, Abramson SB. The microbiome and rheumatoid arthritis. Nat Rev
Rheumatol. 2011;7(10):569-78.
13. Hernandez CJ. The Microbiome and Bone and Joint Disease. Curr Rheumatol Rep.
2017;19(12):77.
14. Cho I, Blaser MJ. The Human Microbiome: at the interface of health and disease. Nat
Rev Genet. 2012;13(4):260-70.
15. Yadav VK, Ryu J-H, Suda N, Tanaka KF, Gingrich JA, Schütz G, et al. Lrp5 Controls
Bone Formation by Inhibiting Serotonin Synthesis in the Duodenum. Cell.
2008;135(5):825-37.
16. McCabe L, Britton RA, Parameswaran N. Prebiotic and Probiotic Regulation of Bone
Health: Role of the Intestine and its Microbiome. Curr Osteoporos Rep.
2015;13(6):363-71.
17. Gohel MK. Effect of Probiotic Dietary Intervention on Calcium and Haematological
Parameters in Geriatrics. JOURNAL OF CLINICAL AND DIAGNOSTIC
RESEARCH [Internet]. 2016 [citado 28 de mayo de 2018]; Disponible en:
http://jcdr.net/article_fulltext.asp?issn=0973-
709x&year=2016&volume=10&issue=4&page=LC05&issn=0973-709x&id=7627
18. Hernandez CJ, Guss JD, Luna M, Goldring SR. Links Between the Microbiome and
Bone. J Bone Miner Res. 2016;31(9):1638-46.
Este
trab
ajo
tiene
una
fina
lidad
doc
ente
. La
Facu
ltad
de F
arm
acia
no
se h
ace
resp
onsa
ble
de la
info
rmac
ión
cont
enid
a en
el m
ism
o.