Los investigadores de Mayo Clinic descubrieron nueva evidencia que vincula a los millones de bacterias residentes en el tracto digestivo y conocidas como microbioma con una red de factores que incitan el síndrome del colon irritable (IBS, por sus siglas en inglés). Los resultados se publicaron en la edición del 10 de septiembre de 2020 de Cell y plantean la posibilidad de apuntar hacia vías microbianas recién descubiertas para mejorar los síntomas relacionados con el síndrome del colon irritable, como distensión abdominal, cólicos, diarrea y estreñimiento.

El síndrome del colon irritable es un trastorno con prevalencia mundial que afecta hasta al 20 por ciento de la población de Estados Unidos, predomina entre las mujeres y su atención médica asciende anualmente a casi 30 000 millones de dólares. Al igual que con muchas otras enfermedades y según estudios que revelan que el microbioma de los pacientes con síndrome del colon irritable puede ser diferente, se ha planteado que el microbioma intestinal desempeña un papel en el síndrome del colon irritable.

Se sabe que los síntomas característicos del síndrome del colon irritable de dolor abdominal y cambios en la forma y frecuencia de las heces son provocados por la alimentación, los genes y el ambiente, los cuales también modulan el microbioma intestinal humano. Sin embargo, hasta el momento, la carencia de un método con sistemas integrados ha hecho difícil entender dónde y cómo encaja el microbioma. Esa también es la razón por la que el tratamiento con probióticos ha tenido poco éxito en los pacientes con síndrome del colon irritable.

«Al integrar varios estratos de datos de pacientes y de la flora intestinal, pudimos identificar el metabolismo de las purinas, como una novedosa vía metabólica en el síndrome del colon irritable, y al que contribuyen la flora intestinal del huésped y del propio intestino» comenta el Dr. Purna Kashyap, codirector Bernard y Edith Waterman del Programa para Microbioma del Centro para Medicina Personalizada en Mayo Clinic.

«El hecho de que no se hubiera descubierto esta vía en estudios animales resalta la importancia de llevar a cabo estudios multiómicos en humanos, incluida la investigación del metagenoma microbiano, el metaboloma, el transcriptoma del huésped, el metiloma, los síntomas del paciente, la alimentación y la fisiología gastrointestinal, para identificar los posibles mecanismos de la enfermedad que dependerían de reacciones específicamente humanas», anota el Dr. Kashyap.

Usar múltiples estratos de datos y un método personalizado

Para el estudio, el Dr. Kashyap y su equipo integraron varios estratos de datos de pacientes, obtenidos durante un período de seis meses y que incluían síntomas, alimentación, función gastrointestinal y cambios en la expresión genética del tracto gastrointestinal. Recolectaron muestras de heces de los pacientes para medir las bacterias en el intestino y los componentes que producían, para luego llevar a cabo exámenes del intestino grueso a fin de obtener biopsias del colon de forma longitudinal, o sea, mediante observaciones repetidas de las mismas variables.

«Después, integramos todos los datos dentro de un formato significativo para entender las relaciones biológicas en este ecosistema sumamente dinámico», señala el Dr. Kashyap.

Explica luego que una manera de abordar conjuntos grandes de datos es planteándose lo siguiente: «A está siempre presente cuando B también lo hace, pero no cuando está C. Por lo tanto, A y B deben estar relacionados».

Sin embargo, cuando el equipo analiza conjuntos grandes de datos, muchas de estas correlaciones pueden no tener significado biológico. Ese fue el motivo por el que el equipo intentó un método diferente.

Es decir, cuando había una correlación entre un microbio A y un compuesto B, el equipo revisaba si ese microbio A realmente podía producir o consumir el compuesto B. Después, para verificar que estos compuestos tenían relevancia biológica, analizaron la expresión genética y los cambios funcionales en el colon. El resultado fue que se concentraron en una cantidad pequeña de compuestos, donde encontraron una función biológica relevante. Ahora, se puede apuntar hacia estos compuestos para tratar el síndrome del colon irritable.

En un gran descubrimiento, los investigadores pudieron determinar cómo las moléculas producidas por las bacterias afectan la función gastrointestinal y cómo los cambios en la producción bacteriana de moléculas específicas hacen que los síntomas empeoren. 

Es interesante anotar que esto no fue igual en todos los pacientes, lo que plantea la necesidad de un método personalizado.

«Algunos ejemplos incluyen la producción bacteriana del compuesto triptamina que aumenta la secreción de agua en los intestinos y causa diarrea, así como la ausencia de la conversión bacteriana de ácidos biliares primarios en secundarios, puesto que los ácidos biliares primarios irritan el colon y también causan diarrea», explica el Dr. Kashyap. 

En los pacientes con estreñimiento, los investigadores también descubrieron una disminución de los ácidos grasos de cadena corta que normalmente aumentan el tránsito de las heces por los intestinos.

Aplicación de la visión multiómica del impacto sobre el microbioma 

El Dr. Kashyap dice que la mayoría de estudios previos enfrentaron obstáculos en la vinculación del microbioma con el síndrome del colon irritable porque se investigaban los datos solamente de forma individual, uno a la vez.

«Pero ni el síndrome del colon irritable ni el microbioma son estáticos. Los síntomas de los pacientes aumentan y disminuyen, igual que la composición y la función de la flora intestinal cambia con el tiempo. Las muestras longitudinales permiten superar la heterogeneidad introducida por estos cambios», aclara el Dr. Kashyap.

Por ello, el Dr. Kashyap y su equipo crearon el estudio a fin de obtener una visión multiómica con repetidas observaciones del microbioma intestinal en el contexto del síndrome del colon irritable.

«El estudio avanza considerablemente la comprensión de la función que desempeña el microbioma en el síndrome del colon irritable y, simultáneamente, identifica varias vías microbianas hacia las que se puede apuntar para reducir el dolor abdominal o los síntomas relacionados con ciertos subconjuntos específicos del síndrome del colon irritable, como diarrea o estreñimiento», añade. 

Ahora, el equipo intenta dar seguimiento a los resultados obtenidos para apuntar hacia algunas de las vías identificadas, con el propósito de crear probióticos de nueva generación contra los mecanismos específicos que provocan los síntomas del paciente. Pero el impacto de este estudio no se limita al síndrome del colon irritable.

«Nuestro estudio resalta la importancia del muestreo longitudinal y de la integración de datos multiómicos complementarios para identificar los mecanismos funcionales que pueden servir de dianas para el tratamiento, dentro de una estrategia terapéutica integral para enfermedades gastrointestinales crónicas», comenta el Dr. Kashyap.

Otro coautor del estudio y que también lo dirigió fue el Dr. Dan Knights, profesor asociado con el Instituto de Biotecnología del Departamento de Ciencias Computacionales e Ingeniería de la Universidad de Minnesota, en Minneapolis (Minnesota).

Este trabajo contó con el apoyo del DK114007 (P.C.K.) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH, por sus siglas en inglés), del Centro para Medicina Personalizada en Mayo Clinic de Rochester (Minnesota) (P.C.K.) y de la Sociedad de Minnesota en Biotecnología y Genómica Médica (P.C.K. y D.K.). Otra financiación provino de STRATiGRAD PhD, programa de capacitación del Colegio Imperial de Londres y de la Sociedad de Productos Nestlé (Y.Y.).

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