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Microbioma intestinal

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Nos referimos al termino microbiota como la comunidad de microorganismos vivos residentes en el intestino. …

Nos referimos al termino microbiota como la comunidad de microorganismos vivos residentes en el intestino.
Para el análisis de la gran cantidad y variedad de estos microorganismos es necesario hacer uso de las nuevas tecnologías principalmente de la metagenómica que nos ha llevado a poder conocer más a fondo su comportamiento.
El proyecto microbioma humano fue lanzado como un esfuerzo de investigación de colaboración internacional para promover aun más el desarrollo de este nuevo campo y para abrir una nueva frontera de la biología humana , que proporcionara nuevas estrategias para el mantenimiento de la salud.

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  • 1. BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS MICROBIOMA INTESTI MICROBIOMA INTESTINAL HUMANO:AVANCES Y BENEFICIOS AUTOR: Jazbeth Peña Pérez Licenciatura Químico Farmacobiologo
  • 2. TEMA : MICROBIOMA HUMANO : AVANCES Y BENEFICIOSINDICE : - RESUMEN - INTRODICCIÓN 1. EL INICIO HACIA UNA NUEVA ERA 1.1. ¿Qué es el microbioma humano ? 2. EL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINAL 2.1. Importancia del estudio del microbioma intestinal 2.2. Diversidad microbiana existente 2.3. Desarrollo del microbioma . 3. MICROBIOTA INTESTINAL EN SALUD Y ENFERMEDAD 3.1. Alteraciones del microbioma y sus efectos 4. AVANCES DE LA MICROBOTA INTESTINAL PARA LA SALUD 4.1. Probióticos , Simbióticos y Prebióticos - CONCLUSIONES - BIBLIOGRAFIA
  • 3. MICROBIOMA INTESTINAL HUMANO : AVANCES Y BENEFICIOSRESUMEN :Nos referimos al termino microbiota como la comunidad de microorganismosvivos residentes en el intestino.Para el análisis de la gran cantidad y variedad de estos microorganismos esnecesario hacer uso de las nuevas tecnologías principalmente de lametagenómica que nos ha llevado a poder conocer más a fondo sucomportamiento. Los microorganismos intestinales son taxonómicamentecomplejos y constituyen una comunidad dinámica (microbiota ) , que durantemucho tiempo se cree que posee un fuerte impacto en la fisiología humana,además de estar fuertemente implicado en la maduración y proliferación de lascélulas intestinales ayudando a mantener su homeostasis .A través de la investigación en el campo de la metagenómica ahora es posibleexplorar la naturaleza de microbiota intestinal , la relación entre el hombre y lacomunidad microbiana que reside.El proyecto microbioma humano fue lanzado como un esfuerzo de investigaciónde colaboración internacional para promover aun más el desarrollo de este nuevocampo y para abrir una nueva frontera de la biología humana , que proporcionaranuevas estrategias para el mantenimiento de la salud.
  • 4. INTRODUCCIÓN:Una enorme cantidad de microorganismos de las cuales son especies bacterianascolonizan y forman comunidades complejas o también llamado microbiota en elcuerpo humano. Está microbiota perteneciente al grupo de la flora residente otambién llamados microorganismos fijos se encuentra en diversos sitios delcuerpo (piel, boca, vías respiratorias, vagina , intestino) , a estos microorganismossiempre presentes dentro y fuera del cuerpo se les denomina comensales ( verglosario ) .El hecho de que prosperen en un área determinada depende de factoresfisiológicos tales como la temperatura, la humedad y la presencia de determinadosnutrientes y sustancias inhibitorias. Este microbioma juega un papel definido en elmantenimiento de la salud y de las funciones normales.Se estima que la microbiota humana se compone de 1014 células bacterianas 10veces mayor que el número total de células. En el intestino se encuentra el mayornúmero de células bacterianas incluyendo alrededor de 1012 células por 1g demateria fecal, así dentro del cuerpo humano de cada individuo, la microbiotaintestinal junto con otras células del individuo forman un complejo que de formainteractiva realizan diversos procesos biológicos.Estudiar el microbioma intestinal depende del análisis complejo del metabolismode esta comunidad así como la interacción que se lleva a cabo huésped –comensal.Este nuevo estudio pretende que se comprenda el impacto que tiene estamicrobiota en la salud y en la enfermedad de los humanos.Se pretende con este ensayo dar una visión general de los hallazgos recientes eneste campo de investigación. 1. EL INICIO HACIA UNA NUEVA ERA
  • 5. En 2007 un grupo de investigadores comenzaron un proyecto de colaboración internacional llamado “The human microbiome proyect ” cuyas siglas en ingles son (HMP ) , este proyecto utiliza la metagenómica para poder dar respuesta a la interacción entre estos microorganismos y el humano. ( Diaz Martinez Vicente. El microbioma humano y su potencial biotecnológico.Biotech spain ,2010).Composición biota normal Hasta hace poco la microbiología tradicional basaba el estudio de los microorganismos de una manera aislada. Sin embrago, la gran mayoría de los microorganismos existentes en nuestro cuerpo no han podido ser aislados en su totalidad, lo que muchas veces imposibilita su análisis, debido a que su crecimiento está sujeto a condiciones ambientales muy especificas que difícilmente pueden ser reproducidas en el laboratorio de investigación. La metagenómica soluciona esta problemática constituyendo un nuevo campo de análisis que se basa en tecnologías de secuenciación del ADN que permite analizar poblaciones completas de microorganismos sin necesidad de aislar a cada uno. En lugar de estudiar el genoma de manera individual, la metagenómica estudia el genoma de todos los organismos a la vez , al igual que la respuesta de una cierta comunidad de microorganismos a ciertos factores, y ayuda a comprobar cómo se modifican los genomas de cierta comunidad bacteriana como respuesta a diferentes estímulos. Con estos descubrimientos se han abierto nuevas alternativas para la salud ayudando a tener una mejor calidad de vida y poder dar explicación a muchas enfermedades. 1.1.¿QUE ES EL MICROBIOMA HUMANO ?
  • 6. El termino microbioma se refiere a la comunidad de organismos residentes en el cuerpo humano sin causar daño (comensales). Este microbioma juega un papel definido en el mantenimiento de la salud y el equilibrio homeostático (ver glosario), por ejemplo, hablando del microbioma existente en las mucosas y la piel estas comunidades previene la colonización de bacterias patógenas, su función es de protección contra agentes infecciosos.Imagen 1. Principales lugares donde se encuentra la flora microbiana normal en el cuerpo humano. 2. EL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINAL La microbiota del intestino es una de las comunidades más pobladas se estima que existen alrededor de 1012 células por 1g de materia fecal. Por medio de la metagenómica se ha logrado analizar el material genético de una muestra especifica de bacterias, teniendo grandes ventajas al poder identificar bacterias que no se detectan en los cultivos, con esto se ha podido conocer cómo interactúan estos microorganismos dentro del cuerpo humano y poder identificar las funciones que realizan en beneficio a la salud.
  • 7. Imagen 2. Esquema de la principal flora microbiana intestinal normal .2.1. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DEL MICROBIOMA INTESTINALLas comunidades encontradas en el intestino representan uno de los más densosy diversos ecosistemas que tiene un profundo impacto en las funciones fisiológicasdel organismo y en el mecanismo de la respuesta inmune.El microbioma intestinal confiere de importantes funciones para el huésped, porejemplo se ha descubierto que, las bacterias entéricas aumentan la absorcióncalórica con la degradación de polisacáridos a monosacáridos simplesprincipalmente glucosa para su absorción y llevan a cabo la producción deenergía, asimilación de ácidos grasos, proliferación de células epiteliales en elintestino y propiedades para modular la respuesta inmune.El microbioma regula el almacenamiento de energía así como la síntesis devitaminas. Lleva a cabo un fenómeno conocido como “resistencia a lacolonización”, este fenómeno consiste en el mecanismo de acción que tienen lasbaterías intestinales para inhibir la invasión de patógenos.
  • 8. Al estudiar el microbioma intestinal se abren nuevos caminos para entender losprocesos fisiológicos que se llevan a cabo a nivel microscópico, proporcionandoun nuevo enfoque de estudio para conocer dicho comportamiento dejando atráslas técnicas convencionales.2.2. DIVERSIDAD MICROBIANA EXISTENTEDurante la última década se ha estudiado el ARN ribosomal existente en losmicroorganismos unicelulares que han servido de referencia para identificar lagran diversidad bacteriana existente en el intestino, el análisis de múltiplessecuencias de ARN a través de muestras obtenidas de personas adultas obtuvieron como resultado que alrededor del 50% de la masa fecal está constituida por bacterias. Imagen 3. Microorganismos de la pared intestinal, bacilos , no se identifico especie.Esta población se compone de un gran número de microorganismos, alrededor de395 filotipos a nivel de cepa, los miembros de los géneros: Firmicutes,Bacteroidetes, Actinobacteria y Proteobacteria, son las principales especies quese encuentran en la microbiota del adulto, de estos 395 filotipos el 80 % presentosecuencias de especies que aun no han sido identificadas. Este análisis tambiénmostro grandes variaciones individuales en la composición de las muestras, lo queindica que la microbiota en cada individuo no es la misma.
  • 9. 2.3. DESARROLLO DEL MICROBIOMAAnálisis efectuados revelan el progreso de la composición microbiana hasta almenos un año después del nacimiento. Al nacer el primer contacto hacia eldesarrollo de la microbiota es la vía de nacimiento (parto- cesárea), como segundocontacto esta el tipo de alimentación que recibimos al nacer (pecho materno ofórmula) teniendo durante este primer año de vida múltiples variaciones. Alfinalizar este primer año el microbioma intestinal forma un perfil característico a eldel tipo adulto.Aun no se ha afirmado la relación que existeentre la vía de nacimiento y el tipo dealimentación en el primer año de vida con laformación del microbioma global. Por lo tantohoy en día la fuente de los principioscolonizadores no es clara, mientras que laadquisición de algunas bacterias se haconfirmado que son transmitidas madre a hijo. Imagen 4. Vía de obtención de microorganismos en el primer año de vida .La microbiota intestinal infantil está formada por bacterias tales como;Staphylococcus , Streptococcus , Bifidobacterium y enterobacterias.Tanto la microbiota intestinal de los adultos como la infantil se restringen a unpequeño grupo de especies bacterianas encontradas en toda la poblaciónhumana.Una vez establecida la microbiota en un individuo esta cambia muy poco a travésdel tiempo.Uno de los problemas que se presenta es la manipulación neonatal delmicrobioma que puede tener efectos adversos que podrían persistir hasta la etapaadulta dando lugar a la disbiosis (ver glosario).
  • 10. 3. MICROBIOTA INTESTINAL EN SALUD Y ENFERMEDAD 3.1.ALTERACIONES DEL MICROBIOMA Y SUS EFECTOSHacer una manipulación incorrecta del microbioma puede traer efectos adversos,estudios efectuados por el equipo de Clarke et al, demostraron que existenalteraciones en la neurotransmisión serotoninérgica del sistema nervioso centraldebido a la disbiosis de la microbiota intestinal , al cuantificar las concentracionesde 5- hidroxitriptamina (5HT) y su metábolito el acido 5-hidroxiindoliacetico en elhipocampo y el tallo cerebral, aplicado en ratones de dos tipos, un grupo deratones presentaba una microbiota normal en su organismo , mientras que otrosestaban libres de esta microbiota , se dieron cuenta que la concentración de 5HTaumento en los ratones libres de microbiota, al volverlos a colonizar no se pudorestablecer la alteración que sufrió el SNC. Los investigadores al ver tal reacciónllegaron a la conclusión que la neurotransmisión se puede alterar por la ausenciade la microbiota normal y que los cambios que ocurren a raíz de esta ausencia noson reversibles.Uno de los hallazgos importantes, es el que se presenta con las características dela dieta que junto con la genética influyen en el predominio de ciertos organismossobre otros, esto nos hace darnos cuenta, porque en cada persona varia sumicrobiota.Descubrimientos importantes son los que se llevan a cabo con la microbiota de“Tipo obeso”, esta microbiota se asocia a la obesidad y al síndrome metabólico , laingesta de alimentos ricos en grasas genera un microbioma con una altacapacidad de almacenar energía , lo que trae como consecuencia la obesidad yproblemas metabólicos como el hígado graso no alcohólico(HGNA). Al cambiar elmicrobioma este altera el medio que lo rodea (en este caso el intestino)aumentando la permeabilidad intestinal y la endotoxemia.
  • 11. La microbiota intestinal es una fuente de etanol endógeno y otros compuestos orgánicos volátiles que se asocian a estos problemas, debido a cambios funcionales de este microbioma debido a la ingesta de alimentos grasos este etanol aumenta provocando obesidad . Podemos concluir que el estudio del microbioma intestinal nos ayuda a comprender ciertas enfermedades así como la solución de las mismas. 1. AVANCES DE LA MICROBIOTA INTESTINAL PARA LA SALUD 4.1. PROBIOTICOS, SIMBIOTICOS Y PREBIOTICOS La falta de exposición a microorganismos en el primer año de edad o los cambios en la composición de la microbiota intestinal por diversos factores se relaciona con el desarrollo de ciertas enfermedades intestinales y extra intestinales. Uno de los nuevos avances acerca de cómo erradicar esos problemas de salud es el que se basa en el tratamiento de exposición a microbios. Una de las alternativas para este tema es el uso de probióticos (ver glosario) estos probióticos ayudan a combatir la enfermedad a través de bacteriasImagen 5. Consumo de Probióticos intestinales que sirven para reestructurar. benéfico a la salud.
  • 12. Los probióticos se definen hoy en día como microorganismos que administramosen cantidades adecuadas traen un efecto beneficioso hacia la salud, además delos probióticos se incluyen los prebióticos y los simbióticos.Los prebióticos ingredientes alimentarios que no pueden ser digeridos por elaparato digestivo pero si por bacterias entéricas estimulan la proliferación deespecies bacterianas buenas para el organismo, los simbióticos compuestos deprobióticos y prebióticos son aquellos que ayudan a la supervivencia y a laproliferación del microbioma intestinal .Prebióticos, probióticos y simbióticos contenidos principalmente en los alimentostraen efectos beneficiosos para la salud humana, estos ayudan en la prevención yalivio de múltiples enfermedades y se pueden encontrar principalmente en losproductos lácteos ( yogurt , leche etc.)Especies como Lactobacillus y Bifidobacterias representan las bacteriasintestinales, más estudiadas para conferir beneficios a la salud, otros comoStreptococcus spp. y Enterococcus spp., cepa de Escherichia coli Nissle, algunosbacilos, e incluso las levaduras Saccharomyces cerevisiae subsp. boulardii (amenudo denominado como Saccharomycesboulardii ) han sido estudiados para suuso como probióticos.Uno de los estudios más relevantes acerca de este tema es como mediante laingesta de estos productos podemos evitar enfermedades crónicas como es elcaso del cáncer Colón Rectal. Un grupo de investigadores de China demostró enun estudio que Saccharomyces boulardii posee propiedades antiinflamatorias yanticancerosas.
  • 13. TABLA. Principales funciones en el cuerpo humano de Probióticos y prebióticos. FUNCIÓN PROBIÓTICOS Minimizan las molestias generadas por problemas gastrointestinales y refuerzan las defensas naturales del organismo . Eficaces para el tratamiento de diarrea , estreñimiento y síndrome de colon irritable . PREBIÓTICOS Previenen infecciones y estimulan la producción de fagocitos , estimulan funciones protectoras del sistema digestivo .CONCLUSIONES:El estudio del microbioma humano ha traído consigo una nueva forma de podererradicar enfermedades sin dañar nuestro organismo, principalmente en lamicrobiota intestinal que posee múltiples aplicaciones y beneficios para la salud.Estos microorganismos contribuyen en muchos aspectos a nuestro desarrollofisiológico, orgánico y metabólico.El estudio del microbioma representa una alternativa para el tratamiento deenfermedades con la creación de nuevos fármacos y alimentos ricos enmicroorganismos benéficos para el cuerpo, al igual que nos lleva a comprenderdiversas enfermedades y poderlas tratar a tiempo.
  • 14. GLOSARIO:  COMENSALISMO: Los participantes (es decir , huésped , parásito ) se prestan ayuda mutua y se benefician uno al otro .EJEMPLO:Las termitas y sus protozoarios intestinales . Ninguno de los dos puede vivir sin elotro.  HOMEOSTASIS: Conjunto de fenómenos de autorregulación que llevan al mantenimiento de las propiedades y la composición del medio interno de un organismos , teniendo siempre un equilibrio . Este concepto fue dado por el fisiólogo estadounidense Walter Bradford Cannon.  DISBIOSIS: Alteración de la microbiota que puede llevar a la enfermedad.  PROBIÓTICOS: Los probióticos son bacterias viables no patógenas , que ejercen una función benéfica en el individuo .  PREBIÓTICOS: Son ingredientes alimenticios no digeribles por el aparato digestivo pero que pueden ser metabolizados bacterias entéricas .  METAGENÓMICA: Nuevo campo de estudio basado en las tecnologías de secuenciación de ADN, que permite el análisis de poblaciones completas de microorganismos sin ser aislados.
  • 15. BIBLIOGRAFIA 1. Masahira Hattori y Todd Taylor.The human intestinal microbiome: A new frontier of human biology. An International Journal. Vol.16,2009,pp.1-12. 2. Icaza Chávez.Microbiota intestinal en salud y enfermedad. México,Elsevier,vol.77,2012,pp.23-25. 3. A.T. Abreu-Abreu.Prebióticos,probióticos y simbióticos.México,Elsevier, vol.77,2012,pp.26-28 4. Ernest Jawetz y Joseph L. Melnick et al .Manual de microbiología medica .4ª ed.Mexico, El manual moderno,1970,pp.292-295. 5. M. Rauch y Sv Lynch. The potential for probiotic manipulation of the gastrointestinal microbiome. México ,Elsevier, vol.23,2012,pp.192-201.