Clostridioides difficile (C. diff) puede ser un adversario peligroso o coexistir pacíficamente en el intestino humano, dependiendo de las circunstancias.
C. diff suele estar presente en pequeñas cantidades en el intestino y no causa daño porque el equilibrio de la microbiota intestinal impide su crecimiento excesivo. Sin embargo, los antibióticos pueden alterar las bacterias intestinales normales, provocar un crecimiento excesivo de C. diff y liberar toxinas que provocan una inflamación intestinal grave. Esto provoca síntomas como diarrea, dolor abdominal y, a veces, colitis o inflamación del colon potencialmente mortales.
Alrededor de 500,000 personas se infectan con C. diff cada año en Estados Unidos y se estima que 23,900 mueren a causa de ella. Una de cada seis personas tendrá una infección recurrente.
Investigadores como Jordan Bisanz buscan adoptar una nueva estrategia que se desvíe de la destrucción de C. diff con antibióticos para restaurar su papel neutral dentro del microbioma general. Es decir, la comunidad de bacterias, virus y hongos en el intestino humano.
"Lo que nosotros, como microbiólogos, tenemos que hacer, es decir: ¿Cómo podemos conseguir que [C. diff] vuelva a ese estado en el que no es un patógeno?", dijo Bisanz, profesor adjunto de bioquímica y biología molecular en Penn State. Los patógenos son microorganismos como bacterias o virus que pueden causar enfermedades.
¿Podría un microbio tratar la C. diff?
Los antibióticos son el tratamiento de primera línea para el C. diff desde la década de 1970, lo que crea un círculo vicioso de infecciones perpetuas para muchas personas. Sin embargo, la investigación se centra en enfoques de tratamiento más suaves, incluidos aquellos que aprovechan los microbios para restablecer el equilibrio de la comunidad microbiana intestinal.Bisanz dirigió un equipo de investigadores que descubrió, a través de pruebas con ratones, que el Peptostreptococcus anaerobius (P. anaerobius) por sí solo era tan eficaz para suprimir la infección por C. diff como el trasplante de microbiota fecal (TMF). Los resultados se publicaron en Cell Host and Microbe.
El TMF (Trasplante de Microbiota Fecal) implica la transferencia de heces del donante al colon, a menudo durante una colonoscopia, aunque también existe en forma de pastilla. La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. aprobó dos productos de TMF para su uso exclusivo en casos de infecciones recurrentes por C. diff cuando los antibióticos no logran eliminar los síntomas.
El TMF actúa restaurando las bacterias buenas en la comunidad microbiana agotada del receptor, de modo que los microbios beneficiosos superan en número a la C. diff y reducen los síntomas. No está claro cómo son efectivos los trasplantes fecales, aunque el estudio ofreció información.
Así es como el equipo de Bisanz creó una microbiota sintética que recapitulaba las propiedades beneficiosas de un trasplante fecal:
1. Recopilaron datos de 12 estudios en humanos y utilizaron el aprendizaje automático para determinar qué microbios se asociaban negativamente con C. diff. En otras palabras, los microbios que estaban presentes antes de la infección.
2. Crearon un microbioma sintético utilizando solo las 37 cepas de bacterias que parecían reprimir las infecciones por C. diff, incluida P. anaeróbica.
3. El preparado se probó en laboratorio con muestras humanas y luego en ratones con C. diff y se descubrió que funcionaba tan bien como un TMF tradicional.
4. Otras pruebas sobre el mecanismo de supresión de C. diff revelaron que la prolina, un tipo de aminoácido que C. diff utiliza para proliferar, también es un alimento preferido para P. anaerobius.
En otras palabras, cuando P. anaerobius está presente en el microbioma para consumir prolina, C. diff no puede crecer sin control y causar problemas.
"Nos enseña mucho sobre el mecanismo y esa es realmente la gran pregunta. Es difícil arreglar algo si no sabes por qué está roto", dijo Bisanz. "Ahora que hemos identificado ese talón de Aquiles de C. diff, esta competencia por el aminoácido prolina, abre un mundo de posibilidades a explorar".
La prolina es un aminoácido no esencial que se encuentra en abundancia en los caldos de huesos y en la gelatina, los quesos y la soja. Se encuentra en cantidades mucho menores en la carne, la leche, los huevos, las semillas y las legumbres. Las plantas pueden tener altos niveles de prolina en respuesta al estrés, especialmente al estrés térmico.
Deficiencias de la TMF
Los autores señalan la promesa de la TMF para ayudar con los síntomas físicos de las infecciones por C. difficile, así como con el bienestar mental y emocional.Aunque la TMF supone un gran avance para las infecciones por C. difficile, existen preocupaciones sobre el tratamiento.
La materia fecal contiene muchas incógnitas, incluidos microbios potencialmente patógenos y otros microorganismos que podrían tener efectos perjudiciales en los pacientes. Una muerte por una muestra fecal contaminada provocó una advertencia de la FDA.
El estudio de la Universidad Estatal de Pensilvania señaló que, además de contener organismos beneficiosos, los TMF también pueden contener organismos que no son beneficiosos para el paciente. La complejidad del uso de heces humanas, dijeron los autores, es tanto la mayor fortaleza como la debilidad de la terapia de TMF.
"La verdadera conclusión que me llevo de toda esta línea de investigación es que a veces menos, es más. En lugar de un trasplante fecal que contiene organismos desconocidos o en lugar de tener 40 organismos diferentes en un producto, a veces solo se necesita uno", dijo Bisanz. "Entonces se convierte en: ¿Cómo se elige el correcto?".
Caminos a seguir
Esta línea de razonamiento podría explorarse más a fondo con investigaciones que tengan como objetivo limitar la disponibilidad de prolina en el intestino humano. Bisanz dijo que también podría incluir dietas con menos alimentos que contengan prolina, nuevos probióticos entre las bacterias que podrían reducir la prolina o una nueva terapia sintética del microbioma como la del estudio.Los investigadores están estudiando los tres enfoques, según Bisanz. El equipo que participó en el estudio presentó una solicitud provisional de patente de la tecnología que utilizaron para crear su microbioma sintético.
Un obstáculo es que requeriría mucha investigación sobre la seguridad, ya que P. anaerobius, al igual que C. diff, se relaciona con infecciones, aunque rara vez. Sin embargo, también podrían examinarse otros microbios que compiten por la prolina.
El alto consumo de prolina en los alimentos está relacionado con un microbioma disbiótico o desequilibrado y también con la depresión. Además, existe una compleja relación entre la depresión, la disbiosis y la C. diff.
Si bien las infecciones por C. diff pueden causar o contribuir a la depresión, un estudio publicado en Advances in Therapy ilustró cómo los antidepresivos comunes pueden conducir a una disbiosis que aumenta el riesgo de sobrecrecimiento de C. diff.
"Varias clases de antidepresivos y antipsicóticos muestran actividad antimicrobiana, lo que puede provocar cambios en el microbioma intestinal y contribuir al desarrollo de disbiosis", escribieron los autores. "La disbiosis, a su vez, puede predisponer a las personas a infecciones oportunistas como la C. difficile".
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