La diversidad alfa del microbioma intestinal ofrece muchas pistas para comprender la salud humana. Ahora esas pistas son más accesibles, ya que los investigadoresdel Instituto de Biología de Sistemas(ISB) puedenpredecir la diversidad del microbioma intestinal de una personamediante el análisis de los metabolitos presentes en la sangre.
Tras analizar los datos multiómicos anonimizados de varios cientos de participantes que dieron su consentimiento en un programa científico de bienestar dirigido al público general, los investigadores descubrieron que pueden predecir la diversidad alfa del microbioma intestinal, relacionada con la salud, utilizando un modelo entrenado con 40 metabolitos sanguíneos circulantes. Además, pueden clasificar a las personas con baja diversidad intestinal como potencialmente susceptibles a enfermedades como la causada por Clostridium difficile (C. diff) mediante un modelo basado en 11 metabolitos.
La metabolómica fue una herramienta clave que los investigadores utilizaron a lo largo de su trabajo. Aunque se suelen emplear otras tecnologías para relacionar las cepas bacterianas presentes en una muestra de microbioma con una enfermedad, determinar la relación causal puede suponer un reto considerable. La metabolómica ofrece una perspectiva única para determinar el mecanismo, ya que revela los metabolitos que se encuentran en el punto álgido de la función y que, a continuación, pueden someterse a pruebas directas para establecer la causalidad. A diferencia de la genómica, que proporciona principalmente información sobre el potencial de una sustancia bioquímica, la metabolómica nos ayuda a comprender su función.
A continuación se presentan tres hallazgos que los investigadores del ISB pudieron descubrir gracias a la metabolómica:
1. La microbiota intestinal se refleja en el torrente sanguíneo
El Dr. Sean Gibbons, profesor adjunto del ISB y coautor correspondiente del artículo, observó una estrecha relación entre lo que ocurre a nivel metabólico en el intestino y en la sangre. Esto permitió a los científicos medir la composición de los microbios del intestino a través del análisis de la sangre. «Esto apunta cada vez más a la idea de que el microbioma intestinal es un órgano endocrino», afirmó. «Al igual que el hígado produce metabolitos que circulan por nuestro organismo, también lo hace el microbioma. Es otra gota en el océano que explica por qué es importante el microbioma para comprender la salud y el bienestar de nuestro organismo».
La metabolómica fue fundamental para llegar a esta conclusión, ya que reveló una comunicación que, de otro modo, nos habría pasado por alto. Según el Dr. Gibbons: «Al vivir en un mundo microscópico, las células se comunican entre sí mediante moléculas pequeñas. Estamos observando cómo se produce una comunicación entre el microbioma y el organismo, y la metabolómica nos permite escuchar el lenguaje que el microbioma utiliza para dirigirse al organismo».
La metabolómica puede ofrecer una visión muy completa de los metabolitos derivados de la microbiota que circulan en la sangre. Estos metabolitos producidos por las bacterias pueden influir profundamente en la fisiología del huésped. Si se pasan por alto los detalles presentes en la sangre, se puede estar dejando de lado información crucial, como las conexiones del eje intestino-cerebro.
2. Comprender los niveles «ideales» de diversidad
Las investigaciones del ISB sugieren que existe una «zona óptima» para la diversidad intestinal, en la que una menor diversidad se correlaciona con síntomas de diarrea e inflamación, mientras que una mayor diversidad se asocia con estreñimiento y con metabolitos de la fermentación proteica potencialmente nocivos.
Históricamente, se partía de la premisa de que cuanta más diversidad, mejor; sin embargo, el Dr. Gibbons advierte que la diversidad alfa es más compleja de lo que pensábamos inicialmente. Esta constatación sugiere que existe un nivel óptimo de diversidad de la microbiota intestinal.
La metabolómica también resultó fundamental en este caso, ya que permitió a los investigadores observar que los productos de la fermentación de proteínas se acumulaban en el torrente sanguíneo de las personas con una alta diversidad alfa que padecían estreñimiento. En términos generales, la mayor fuente de energía para el microbioma suele ser la fibra. Si el microbioma fermenta toda la fibra disponible, comenzará a pasar hambre y cambiará su metabolismo para fermentar proteínas. La fermentación de proteínas por parte del microbioma intestinal puede estar asociada a problemas de salud como el cáncer y las enfermedades cardíacas. Los investigadores del ISB pudieron utilizar la metabolómica para identificar que se estaba produciendo fermentación de proteínas en algunos participantes del estudio con alta diversidad alfa.
3. Cambios en los valores de referencia del IMC
Los investigadores observaron que su modelo no se cumplía en determinados sectores de la población, por lo que realizaron una estratificación en función del índice de masa corporal (IMC). Descubrieron que este modelo no predecía adecuadamente los resultados en personas con un IMC de 35 o más —lo que indica una obesidad grave—, lo que sugiere una interacción clave entre la obesidad y la microbiota intestinal.
El Dr. Gibbons afirmó que, gracias al uso de la metabolómica, «pudimos observar la relación metabólica entre la microbiota intestinal y la sangre, y vimos que esa relación se alteraba en las personas con obesidad grave. En ese grupo se observó un conjunto diferente de metabolitos asociados a la microbiota, lo que apunta a que se produce un tipo diferente de interacción entre las moléculas generadas por la microbiota y las que circulan por el torrente sanguíneo».
Gracias al equipo del ISB y a la metabolómica, se han abierto muchas nuevas vías de investigación, entre ellas la posibilidad de desarrollar un sencillo análisis de sangre clínico para medir la diversidad alfa en el intestino.
¿La metabolómica ocupa un lugar central en tu investigación? Si no es así, corres el riesgo de perderte información clave. Para obtener más información, descarga la infografía 5 riesgos que corren los investigadores al no dar prioridad a la metabolómica en la investigación sobre el microbioma o póngase en contacto con nosotros.
