Cómo los virus 'buenos' pueden influir en la salud

Aunque el papel de los "buenos" virus en la salud humana es todavía relativamente misterioso, poco a poco estamos desentrañando la importancia de nuestros visitantes virales. En esta característica especial, presentamos una sección descuidada del microbioma: el viroma.


Ilustración de bacteriófagos que infectan una bacteria.

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El papel de las bacterias y nuestro microbioma en la salud y las enfermedades está a la vanguardia de la investigación médica.

Estamos muy lejos de responder a las muchas preguntas planteadas por los hallazgos recientes, pero ahora está firmemente establecido que sin nuestra flota personal de microorganismos "amigables", nuestro microbioma, no prosperaríamos.

La ciencia médica, sin embargo, no se sienta en cuclillas; sus ojos están siempre fijos en el horizonte, esforzándose por describir la forma de las cosas ocultas en la lejanía.

Mientras luchamos por desentrañar las interacciones casi insoportablemente complejas entre las bacterias y la salud, el próximo desafío ya está esperando entre bastidores: el papel del viroma.

¿Qué es el viroma?

Cuando escuchamos la palabra "microbioma", inmediatamente pensamos en bacterias, pero técnicamente, el microbioma es la suma de todos los microorganismos en un entorno particular. Algunos científicos usan el término para referirse a la suma del material genético de estos microorganismos.

Entonces, además de las bacterias, el microbioma también incluye virus (el viroma) y hongos (el micobioma), entre otros visitantes. Hasta la fecha, los científicos han prestado relativamente poca atención al viroma o micobioma.

Los virus se han adaptado a una variedad de nichos ecológicos del cuerpo humano, especialmente en las superficies mucosas, como el interior de la nariz y la boca y el revestimiento del intestino.

En esta función, nos concentraremos en el viroma intestinal porque alberga la mayor cantidad de ocupantes virales y es el que más se ha investigado.

Por supuesto, los virus son más famosos por causar enfermedades, como la viruela, la hepatitis, el VIH y la rabia. Debido a la urgencia asociada con las enfermedades virales, este aspecto ha ocupado la mayor parte del tiempo de los investigadores. Sin embargo, muchos virus no tienen el menor interés en las células humanas.

Introduciendo el bacteriófago

Los científicos consideran que el viroma es “la parte más grande, la más diversa y la más dinámica del microbioma”, y la mayoría de los virus en nuestro intestino son bacteriófagos. Dondequiera que haya bacterias, hay bacteriófagos en abundancia.

Como explican otros investigadores: “Los fagos son las formas de vida más abundantes en la Tierra, siendo prácticamente omnipresentes. […] Algunas fuentes de agua dulce pueden contener hasta 10 mil millones por [mililitro] ”.

Los bacteriófagos infectan a las bacterias, se apoderan de su maquinaria celular y la utilizan para replicar su material genético.

Ahora está muy claro que las bacterias intestinales influyen en la salud y la enfermedad, por lo que no es de extrañar que los virus que infectan a las bacterias intestinales también tengan una influencia significativa.

Terapia de fagos

Desde la década de 1920 hasta la de 1950, los científicos investigaron si los bacteriófagos podrían usarse para tratar infecciones bacterianas. Después de todo, estos virus son expertos en destruir patógenos humanos.

Los científicos encontraron que la terapia con fagos era efectiva y, lo que es más importante, libre de efectos secundarios.

Cuando se descubrieron los antibióticos, la terapia con fagos pasó a un segundo plano. Los antibióticos se podían fabricar con relativa facilidad y mataban un amplio espectro de especies bacterianas.

Sin embargo, con las capacidades de alta tecnología de hoy y el temible telón de fondo de la resistencia a los antibióticos, el interés en la terapia con fagos puede disfrutar de un resurgimiento.

Un factor que hace que la terapia con fagos sea atractiva es su especificidad. A menudo, los antibióticos eliminan un amplio espectro de especies bacterianas. Ahora que sabemos que las bacterias "buenas" viven en el intestino, sin embargo, está claro que esto no es lo ideal.

Mientras tanto, los bacteriófagos solo se dirigen a un rango limitado de cepas dentro de la misma especie bacteriana.

Además, solo se replican si sus bacterias objetivo se encuentran en el área local. En conjunto, esto significa que solo atacan la bacteria deseada y continúan replicándose hasta que han eliminado la infección.

Amigos de por vida

Los bacteriófagos se unen al viaje humano en una etapa temprana. Un estudio examinó el meconio, la primera caca de un recién nacido, y no encontró evidencia de virus.

Sin embargo, solo 1 semana después del nacimiento, cada gramo de excremento de un bebé contenía alrededor de 100 millones de partículas de virus, la mayoría de las cuales eran bacteriófagos. Nuestro viroma es verdaderamente un compañero para toda la vida.

Cada ser humano tiene una selección distinta de bacteriófagos, que se denominan colectivamente fageoma. Las personas que tienen aproximadamente la misma dieta comparten más similitudes, pero en general, el fageoma de cada individuo varía enormemente.

De la simbiosis a la disbiosis

Los bacteriófagos, como se mencionó, destruyen las bacterias. Sin embargo, en algunas situaciones, los bacteriófagos pueden beneficiar a poblaciones de bacterias.

En el intestino, los bacteriófagos existen predominantemente como profagos. En esta etapa, su código genético se incorpora al genoma de una bacteria, lista para producir bacteriófagos si se activa.

En este punto de su vida, un bacteriófago no es dañino para una bacteria; existen en simbiosis.

Debido a que las bacterias pueden intercambiar material genético entre sí, el código genético de los profagos también se puede transferir entre bacterias individuales.

Pueden intercambiar "genes asociados con la resistencia a los antibióticos, la virulencia o las vías metabólicas entre diferentes especies bacterianas". Esto podría beneficiar a algunas especies de bacterias, permitiéndoles potencialmente ampliar su nicho. Sin embargo, el crecimiento podría producirse a expensas de otras colonias de bacterias en el intestino.

“Los profagos son simbióticos con las bacterias hospedadoras y estas bacterias son simbióticas con nuestro cuerpo. Por lo tanto, los fagos pueden proporcionar indirectamente un beneficio a un organismo multicelular como [un] humano más allá de lo que experimentan inmediatamente las células bacterianas del huésped ".

Una vez que los profagos se activan para activarse, por ejemplo, en momentos de estrés o si la bacteria huésped está en peligro, pueden provocar un cambio generalizado en la comunidad microbiana del intestino.

El cambio del profago inofensivo al llamado fago lítico puede acabar con las comunidades de bacterias, proporcionando potencialmente a las bacterias "malas" algo de espacio para respirar y permitiéndoles llenar el vacío.

A esto se le llama reorganización comunitaria y puede provocar disbiosis, un desequilibrio microbiano.

De la disbiosis al diagnóstico

La disbiosis se asocia con una variedad de afecciones, que incluyen enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de fatiga crónica, obesidad, Clostridium difficile (C. diff) infección y colitis. Sin embargo, los investigadores aún no están seguros del papel de los bacteriófagos en estas condiciones.

En estos casos, la disbiosis puede ocurrir a través de otros mecanismos. Alternativamente, podría ser un síntoma de las condiciones, más que la causa.

Los investigadores han observado cambios en las bacterias intestinales en una gama sorprendentemente variada de enfermedades, que incluyen diabetes tipo 2, esquizofrenia, depresión, ansiedad, enfermedad de Parkinson y muchas más.

Debido a que los bacteriófagos superan en número a las bacterias en nuestros intestinos y dependen de ellos para replicarse, deben verse afectados o involucrados en cualquier fluctuación.

Es posible que los bacteriófagos no estén provocando cambios en el intestino, cambios que, debe agregarse, pueden no estar provocando la enfermedad. En cambio, las poblaciones de bacteriófagos podrían verse simplemente alteradas, pasivamente, por los cambios en las bacterias intestinales.

Será un desafío investigar si el flujo y reflujo de las comunidades de bacteriófagos es importante para la salud y la enfermedad. Pero incluso si no es fundamental en la patología de una enfermedad, detectar estas fluctuaciones podría tener otros beneficios.

Por ejemplo, existe la posibilidad de utilizar el viroma como marcador de diagnóstico. Por ejemplo, los científicos han identificado alteraciones específicas de la enfermedad en el viroma intestinal en personas con enfermedad inflamatoria intestinal, que es una condición notoriamente difícil de diagnosticar.

El problema con los virus

Estudiar las bacterias no es nada fácil; después de todo, son increíblemente pequeños. Las bacterias miden generalmente de 0,4 a 10 micrómetros de diámetro. Para proporcionar un poco de contexto: 10 micrómetros es solo una centésima de milímetro o cuatro diezmilésimas de pulgada.

Los virus, sin embargo, son incluso más pequeños, con solo 0.02-0.4 micrómetros de diámetro.

Aparte de las dificultades inherentes a trabajar en una escala tan pequeña, los virus plantean otros desafíos.

Si los científicos quieren comprender qué especies de bacterias están presentes en una población determinada, extraen información genética.

A partir de esto, aíslan tramos específicos de código y los relacionan con bases de datos existentes; más comúnmente, utilizan el gen ARNr 16S. Este gen en particular se puede encontrar en casi todas las especies bacterianas y, a lo largo del tiempo evolutivo, se ha mantenido relativamente sin cambios.

Sin embargo, algunas regiones de ARN 16S se consideran hipervariables. Las diferencias entre estas regiones permiten a los investigadores identificar especies.

Los virus, por otro lado, no comparten genes equivalentes entre especies. Esto, hasta hace relativamente poco, hacía que estudiar el viroma fuera casi imposible, pero los avances en la secuenciación de la próxima generación están derribando barreras lentamente.

En esta etapa, el papel de los virus en la salud humana no es tan claro como su papel en la enfermedad.

Dicho esto, también parece muy probable que los virus desempeñen un papel importante en el mantenimiento de un cuerpo sano. Solo con los avances en las técnicas de investigación se comprenderá su impacto total.

Dadas las preocupaciones inmediatas de la resistencia a los antibióticos, quizás el renovado interés en el bacteriófago hará que se dedique más tiempo a este misterioso elemento de la ciencia médica.

Aún así, comprender la interacción entre los componentes de nuestro microbioma será una información difícil de obtener; como explica un artículo:

“La composición del microbioma intestinal no es la misma durante las distintas etapas de la vida, ni siquiera durante las horas del mismo día”.

Seguro que será una larga batalla.

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