Desarrollan un índice matemático para distinguir un microbioma sano de uno enfermo

¿Qué hace que algunas personas desarrollen enfermedades crónicas como artritis reumatoide, cáncer o síndrome metabólico mientras que otras se mantienen saludables? Una pista importante podría ser el microbioma intestinal: los billones de microbios que viven dentro del sistema digestivo y que regulan varias funciones del cuerpo.

Para utilizar la enorme población de microorganismos como un indicador de bienestar de las personas, los investigadores de Mayo Clinic desarrollaron un Índice de salud de los microbiomas intestinales. Este índice distingue un microbioma saludable de uno enfermo.

En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, los investigadores revelaron cómo su índice, que consiste en una fórmula matemática interpretada biológicamente, puede considerar el perfil del microbioma intestinal de la muestra de heces de una persona para revelar la probabilidad de que esa persona tenga una enfermedad, independientemente del diagnóstico clínico.

“Este descubrimiento ayuda a que entendamos mejor la composición de un microbioma intestinal saludable, algo que se ha buscado por mucho tiempo. Nuestro índice predice qué tanto se asemeja una muestra del microbioma intestinal a condiciones saludables y no saludables”, afirma el doctor Jaeyun Sung, autor del estudio y profesor asistente de cirugía en la Escuela de Ciencias de la Salud de Mayo Clinic, e investigador del Programa de Microbiomas del Centro para Medicina Personalizada de Mayo Clinic.

Efectos del microbioma intestinal en la salud

Sung afirma que los efectos del microbioma altamente complejo en la salud humana son importantes, pero la ciencia que estudia cómo detectar correctamente si algo puede salir mal y cómo aplicar el microbioma intestinal como indicador de salud es relativamente nueva. Lo que se sabe es que el ecosistema de microbios está vinculado a una serie de beneficios para la salud, como la ayuda en la digestión de los alimentos, la regulación del metabolismo y la contribución a la inmunidad. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas. Estudios recientes vinculan los cambios en el microbioma intestinal con enfermedades crónicas graves. El doctor Sung dice que la falta de pruebas analíticas o de algoritmos basados en biomarcadores dificulta la detección temprana de los signos de la enfermedad antes de que se produzcan síntomas específicos diagnosticables.

Para el nuevo estudio, el experto y su equipo analizaron 4347 secuencias metagenómicas de escopetas de heces humanas disponibles públicamente, lo que permitió a los investigadores secuenciar extensamente todos los genes de todos los organismos presentes conocidos en una muestra de heces. Las muestras se agruparon a través de 34 estudios publicados que abarcaban condiciones saludables y 12 condiciones no saludables. Cerca de 1700 de las muestras de microbiomas intestinales provenían de personas no saludables, es decir, de personas con una enfermedad diagnosticada clínicamente o con peso corporal anormal basado en el índice de masa corporal. Cerca de 2600 de las muestras eran de personas que se reportaron sanas, es decir, sin ninguna enfermedad evidente ni síntomas adversos.

“Reunimos las muestras no saludables en un grupo y las muestras saludables en otro. Luego hicimos una comparación de la cantidad de microbios observados en ambos grupos. Descubrimos que algunos microbios se encuentran con mayor frecuencia en el grupo saludable en comparación con el grupo no saludable, y viceversa”, indica Sung. El análisis condujo a un perfil del microbioma intestinal humano saludable, compuesto de 50 especies microbianas. “Pero el verdadero desafío fue aplicar esta información para diseñar un indicador de salud”, afirma Sung.

La fórmula matemática promueve el descubrimiento de microbiomas

El descubrimiento de un perfil del microbioma intestinal saludable llevó a Sung y a su equipo a desarrollar una fórmula matemática que predice en qué medida una muestra del microbioma intestinal se asemeja a condiciones saludables y no saludables. Crearon un coeficiente entre las especies muy saludables y las no tan saludables. Cuanto mayor sea el número, mayores serán las posibilidades de que la correspondiente muestra de microbioma proceda de una persona saludable.

“Un número alto le dirá que se encuentra muy saludable, ya que su microbioma se asemeja al de una persona sana. Pero un número bajo es un indicio de que algo anda mal, si bien aún no podemos decir exactamente qué enfermedad podría tener. Su microbioma es muy similar al microbioma de una persona enferma; y eso es lo que llamamos Índice de salud de los microbiomas intestinales. Podría decirse que es como un ‘puntaje de su intestino’”, agrega el especialista. En una cohorte de validación independiente con unos 700 sujetos humanos, las muestras saludables se distinguieron de las no saludables el 74 por ciento de las veces.

Conexión cardiovascular con el microbioma intestinal

Durante el estudio, el doctor Sung hizo otro descubrimiento: una correlación moderada entre el Índice de salud de los microbiomas intestinales y la lipoproteína de alta densidad, o HDL, o «colesterol bueno», en la sangre.

“Cuanto más alto es el índice de salud de los microbiomas intestinales, más alto es el nivel de lipoproteína de alta densidad. Que hayamos podido encontrar esta correlación con el marcador de salud cardiovascular es realmente alentador, ya que ahora podemos conectar la información del microbioma intestinal con datos clínicos. Un área de investigación en mi grupo es identificar cómo el microbioma intestinal se comunica con varios tejidos del cuerpo a través de señales químicas. En la actualidad, estamos lejos de poder elaborar conclusiones sobre mecanismos específicos, pero tenemos algunas pistas prometedoras que nos gustaría seguir investigando”, precisa el experto.

Dice que el descubrimiento resalta el potencial del índice para ser un poderoso y consistente predictor de la salud. El doctor Sung imagina un futuro en el que proporcionar una muestra de heces para evaluar el microbioma durante las visitas regulares con un médico sea algo rutinario. Espera seguir desarrollando el Índice de salud de los microbiomas intestinales para que un día pueda contribuir a programas de exámenes de detección de salud médica y preventivas integrales.

“Nuestra propuesta métrica cuantitativa de heces para indexar la salud de los microbiomas es una innovación conceptual y técnica, y tiene el potencial de informar tratamientos para mantener o restaurar la salud a través de la modulación de los microbiomas intestinales. Nuestro índice proporciona un objetivo de cómo quiere que su microbioma intestinal se encuentre, especialmente después de un trastorno grave como una intoxicación alimentaria o de antibióticos. Además, este trabajo demuestra el poder de integrar las muestras existentes a través de diversas fuentes y condiciones de salud para identificar hallazgos verdaderamente contundentes que beneficien a la salud humana”, concluye.

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