Puede que no lo sepas, pero hay una gran cantidad de microbios viviendo dentro de ti, que son esenciales para responder a las amenazas, incluido el virus que causa el COVID-19.
En las últimas dos décadas, los científicos han aprendido que el cuerpo humano tiene más células bacterianas que células humanas. Este tipo de comunidad bacteriana que vive dentro y fuera de nosotros se llama microbioma, al igual que una empresa, cada tipo de microorganismo está haciendo un trabajo especializado, pero todo el trabajo es mantenernos saludables. En el intestino, las bacterias equilibran la respuesta inmunitaria a los patógenos. Estas bacterias pueden asegurar que la respuesta inmune sea efectiva, pero la intensidad no es alta y no causará daños colaterales al huésped.
Las bacterias de nuestros intestinos pueden desencadenar una respuesta inmunitaria eficaz no solo contra los enterovirus (como el norovirus y el rotavirus), sino también contra los virus que infectan los pulmones (como el virus de la influenza). Los microbios intestinales beneficiosos logran este objetivo al dirigir células inmunes especializadas para que produzcan potentes proteínas antivirales para finalmente matar las infecciones virales. Las personas que carecen de estas bacterias intestinales beneficiosas no tendrán una respuesta inmune fuerte al virus invasor. Como resultado, la infección puede pasar desapercibida y dañar la salud.
Soy microbiólogo, fascinado por la forma en que las bacterias moldean la salud humana. Un enfoque importante de mi investigación es descubrir cómo las bacterias beneficiosas que componen nuestros intestinos combaten las enfermedades y las infecciones. Mi trabajo más reciente se ha centrado en el vínculo entre los microorganismos específicos del paciente y la gravedad del COVID-19. Mi objetivo final es descubrir cómo mejorar el microbioma intestinal a través de la dieta para inducir una respuesta inmune fuerte, no solo contra el SARS-CoV-2, sino también contra todos los patógenos. Las bacterias buenas ayudan al sistema inmunológico a evitar los microorganismos dañinos. /Imágenes falsas
¿Cómo te mantienen saludable las bacterias residentes?
Nuestra defensa inmunitaria es parte de una compleja respuesta biológica contra patógenos dañinos, como virus o bacterias. Sin embargo, debido a que nuestros cuerpos están habitados por billones de bacterias, virus y hongos en su mayoría beneficiosos, la activación de nuestra respuesta inmunitaria está estrictamente regulada para distinguir entre microbios dañinos y útiles.
Nuestras bacterias son compañeras espectaculares que ayudan diligentemente a preparar las defensas de nuestro sistema inmunitario para combatir las infecciones. Un estudio seminal encontró que los ratones tratados con antibióticos que eliminan bacterias en el intestino exhibieron una respuesta inmune deteriorada. Estos animales tenían bajos recuentos de glóbulos blancos que luchaban contra el virus, respuestas débiles de anticuerpos y mala producción de una proteína que es vital para combatir la infección viral y modular la respuesta inmunitaria.
En otro estudio, se alimentó a ratones con la bacteria Lactobacillus, comúnmente utilizada como probiótico en alimentos fermentados. Estos microbios redujeron la gravedad de la infección por gripe. Los ratones tratados con Lactobacillus no perdieron peso y solo tuvieron daño pulmonar leve en comparación con los ratones no tratados. De manera similar, otros han encontrado que el tratamiento de ratones con Lactobacillus protege contra diferentes subtipos de virus de la gripe y virus sincitial respiratorio humano, la principal causa de bronquiolitis viral y neumonía en niños.Los alimentos fermentados como el kimchi, la remolacha roja, el vinagre de sidra de manzana, el yogur de leche de coco, los encurtidos de pepino y el chucrut pueden ayudar a proporcionar bacterias beneficiosas. marekuliasz/iStock/Getty Images Plus
Enfermedad crónica y microbios
Los pacientes con enfermedades crónicas, incluyendo diabetes tipo 2, obesidad y enfermedades cardiovasculares, exhiben un sistema inmunitario hiperactivo que no reconoce un estímulo inofensivo y está vinculado a un microbioma intestinal alterado.
En estas enfermedades crónicas, el microbioma intestinal carece de bacterias que activen células inmunitarias que bloqueen la respuesta contra bacterias inofensivas en nuestros intestinos. Dicha alteración del microbioma intestinal también se observa en bebés nacidos por cesárea, individuos que consumen una dieta pobre y ancianos.
En los Estados Unidos, 117 millones de personas, aproximadamente la mitad de la población adulta, sufren de diabetes tipo 2, obesidad, enfermedades cardiovasculares o una combinación de ellas. Eso sugiere que la mitad de los adultos estadounidenses llevan un ejército de microbioma defectuoso.
La investigación en mi laboratorio se centra en identificar bacterias intestinales que son críticas para crear un sistema inmunitario equilibrado, que combate las infecciones bacterianas y virales potencialmente mortales, mientras tolera las bacterias beneficiosas en y sobre nosotros.
Dado que la dieta afecta la diversidad de bacterias en el intestino, mis estudios de laboratorio muestran cómo la dieta se puede utilizar como terapia para enfermedades crónicas. Utilizando diferentes alimentos, las personas pueden cambiar su microbioma intestinal a uno que aumente una respuesta inmunitaria saludable.
Una fracción de los pacientes infectados con SARS-CoV-2, el virus que causa la enfermedad COVID-19, desarrollan complicaciones graves que requieren hospitalización en unidades de cuidados intensivos. ¿Qué tienen en común muchos de esos pacientes? La vejez y las enfermedades crónicas relacionadas con la dieta como la obesidad, la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares.
Las personas negras y latinas se ven afectadas de manera desproporcionada por la obesidad, la diabetes tipo 2 y las enfermedades cardiovasculares, todas las cuales están relacionadas con una mala nutrición. Por lo tanto, no es una coincidencia que estos grupos hayan sufrido más muertes por COVID-19 en comparación con los blancos. Este es el caso no solo en Estados Unidos, sino también en Gran Bretaña.Las comunidades minoritarias siguen siendo las más afectadas por la pandemia. Blake Nissen para The Boston Globe a través de Getty Images
Descubriendo microbios que predicen la gravedad de COVID-19
La pandemia COVID-19 me ha inspirado a cambiar mi investigación y explorar el papel del microbioma intestinal en la respuesta inmune demasiado agresiva contra la infección por SARS-CoV-2.
Mis colegas y yo hemos planteado la hipótesis de que los pacientes con SARS-CoV-2 gravemente enfermos con condiciones como obesidad, diabetes tipo 2 y enfermedades cardiovasculares exhiben un microbioma intestinal alterado que agrava el síndrome de dificultad respiratoria aguda.
Se cree que el síndrome de dificultad respiratoria aguda, una lesión pulmonar potencialmente mortal, en pacientes con SARS-CoV-2 se desarrolla a partir de una reacción exagerada fatal de la respuesta inmunitaria llamada tormenta de citocinas que causa una inundación incontrolada de células inmunitarias en los pulmones. En estos pacientes, su propia respuesta inmune inflamatoria incontrolada, en lugar del virus en sí, causa la lesión pulmonar grave y los fracasos multiorgánicos que conducen a la muerte.
Varios estudios descritos en una revisión reciente han identificado un microbioma intestinal alterado en pacientes con COVID-19. Y algunas empresas como Seres Therapeutics, 4d Pharma PLC, Evelo Biosciences, VEDANTA bioscience y Finch Therapeutics han atraído recientemente la atención de los inversores por su trabajo en terapias para enfermedades como el cáncer, la depresión y las enfermedades inflamatorias intestinales.
Falta la identificación de bacterias específicas dentro del microbioma que podrían predecir la gravedad de COVID-19.
Para abordar esta pregunta, mis colegas y yo reclutamos pacientes hospitalizados con COVID-19 con síntomas graves y moderados. Recopilamos muestras de heces y saliva para determinar si las bacterias dentro del intestino y el microbioma oral podrían predecir la gravedad de COVID-19. La identificación de marcadores de microbiomas que puedan predecir los resultados clínicos de la enfermedad COVID-19 es clave para ayudar a priorizar a los pacientes que necesitan tratamiento urgente.
Demostramos, en un artículo que aún no ha sido revisado por pares, que la composición del microbioma intestinal es el predictor más fuerte de la gravedad de COVID-19 en comparación con las características clínicas del paciente comúnmente utilizadas para hacerlo. Específicamente, identificamos que la presencia de una bacteria en las heces, llamada Enterococcus faecalis, era un sólido predictor de la gravedad de COVID-19. No es sorprendente que Enterococcus faecalis se haya asociado con inflamación crónica.
Enterococcus faecalis recogido de las heces se puede cultivar fuera del cuerpo en laboratorios clínicos. Por lo tanto, una prueba de E. faecalis podría ser una manera rentable, rápida y relativamente fácil de identificar a los pacientes que probablemente requieran más cuidados de apoyo e intervenciones terapéuticas para mejorar sus posibilidades de supervivencia.
Pero aún no está claro de nuestra investigación cuál es la contribución del microbioma alterado en la respuesta inmune a la infección por SARS-CoV-2. Un estudio reciente ha demostrado que la infección por SARS-CoV-2 desencadena un desequilibrio en las células inmunitarias llamadas células reguladoras T que son críticas para el equilibrio inmunitario.
Las bacterias del microbioma intestinal son responsables de la activación adecuada de esas células reguladorasT. Por lo tanto, investigadores como yo necesitamos tomar muestras repetidas de heces, saliva y sangre de pacientes durante un período de tiempo más largo para aprender cómo el microbioma alterado observado en pacientes con COVID-19 puede modular la gravedad de la enfermedad COVID-19, tal vez alterando el desarrollo de las células reguladoras T.
Como científica latina que investiga las interacciones entre la dieta, el microbioma y la inmunidad, debo enfatizar la importancia de mejores políticas para mejorar el acceso a alimentos saludables, que conduzcan a un microbioma más saludable. También es importante diseñar intervenciones dietéticas culturalmente sensibles para las comunidades negras y latinas. Si bien una dieta de buena calidad podría no prevenir la infección por SARS-CoV-2, puede tratar las condiciones subyacentes relacionadas con su gravedad.
