Diferentes microbiomas y metabolitos relacionados con la depresión
ARRIBA: ISTOCK.COM, LUISMMOLINA
El microbioma intestinal humano es un mundo en miniatura, poblado por una comunidad parlanchina de bacterias, virus, hongos y protozoos anidados en varios nichos gastrointestinales. Durante la última década, los investigadores han relacionado las perturbaciones dentro de esta complicada sociedad microbiana con una variedad de enfermedades. El trastorno depresivo mayor (MDD, por sus siglas en inglés) es una de esas afecciones, pero los estudios han sido pequeños y los hallazgos imprecisos. Un estudio publicado el 2 de diciembre en Science Advances cambia todo eso con su vívida descripción de un microbioma distinto asociado con el trastorno depresivo mayor, así como el perfil de las moléculas que producen estos organismos. Los investigadores pudieron usar esta huella microbiana para distinguir entre individuos con MDD y controles sanos, únicamente en la composición de algunos microbios y compuestos en su materia fecal.
Lo que hace este documento es traer la complejidad de la ecología del microbioma en foco, dice el neurocientífico John Cryan de APC Microbiome Ireland y University College Cork, quien no formó parte del equipo de estudio. Es una adición bienvenida al campo.
La fuerza del artículo es este enfoque dual tanto de la metagenómica para identificar los taxones clave como los metabolitos, porque al final necesitamos vincular cualquier biofirma de los taxones son para el huésped, dice a The Scientist Jane Foster, de la Universidad McMaster, que no formó parte del estudio. Añade que es uno de los primeros estudios en realizar metagenómica y metabolómica en la misma muestra para la depresión.
Los investigadores del microbioma que estudian el MDD han estado utilizando una técnica inexacta llamada secuenciación del ARN ribosómico 16S, que puede identificar bacterias solo al nivel de género dentro de un lote de microorganismos, y excluye los virus. Pero el psiquiatra Shaohua Hu de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang en China y su grupo querían una imagen más precisa de los organismos presentes, por lo que recolectaron muestras fecales de 236 personas, la mitad de las cuales habían sido diagnosticadas con MDD y no estaban medicadas, y la otra mitad que eran saludable. Secuenciaron el ADN genómico total de todas las bacterias y virus en las muestras, y luego usaron programas estadísticos para analizar las diferencias y similitudes entre las personas con TDM y los controles sanos.
Los síntomas depresivos pueden influir nuestro comportamiento dietético, por lo que puede influir en nuestras características y composición intestinales, y también, por otro lado, nuestras bacterias pueden producir algunos metabolitos especiales y tener una vía especial que puede influir en nuestra función cerebral.
Shaohua Hu, Escuela de la Universidad de Zhejiang of Medicine
Descubrieron que 18 especies bacterianas eran más abundantes en personas con MDD (principalmente pertenecientes al género Bacteroides) y 29 eran menos comunes (principalmente los géneros Blautia y Eubacterium) en comparación con los controles sanos. Hu y su equipo también encontraron tres bacteriófagos (virus que infectan bacterias) cuyos niveles eran diferentes en MDD versus controles sanos, la primera vez que se estudia el viroma en MDD.
La secuenciación de genomas microbianos completos permitió al equipo distinguir entre organismos que son genéticamente similares, pero funcionalmente muy únicos, escribe la investigadora Carra Simpson de la Universidad de Melbourne, Australia, en un correo electrónico. En comparación con los enfoques de secuenciación de genes marcadores comúnmente empleados, [los autores] tienen una mayor resolución para distinguir estas especies y dentro de un tamaño de muestra comparativamente grande. Esto ayuda a dilucidar las implicaciones funcionales de las alteraciones bacterianas en el huésped.
Para determinar el efecto de estos cambios, Hu y el grupo analizaron la llamada lectura funcional de las moléculas que los microorganismos producen de todo el microbioma intestinal usando gas. cromatografía-espectrometría de masas (GC-MS). Resulta que los pacientes con MDD albergaron significativamente más de 16 metabolitos y menos de 34 compuestos que los controles sanos; la mayoría de estas moléculas estaban implicadas en el metabolismo de los aminoácidos. Las tres vías más importantes estaban relacionadas con el metabolismo del ácido gamma-aminobutírico (GABA), el metabolismo de la fenilalanina y el metabolismo del triptófano.
Luego, el equipo de Hus creó un panel de biomarcadores que constaba de dos especies de bacterias, dos tipos de virus bacteriófagos y dos metabolitos diferentes. En un grupo separado de 75 sujetos (la mitad con MDD, la mitad controles sanos), el panel de biomarcadores pudo seleccionar con precisión a aquellos con depresión alrededor del 90 por ciento de las veces.
Posibles efectos microbianos sobre la depresión y viceversa
Los investigadores señalan que el GABA es un neurotransmisor en el cerebro, pero también lo producen los microbios intestinales; los niveles fecales de GABA y algunos de sus metabolitos se redujeron en los pacientes con MDD, y el equipo también descubrió que los genes microbianos relacionados con GABA estaban alterados en pacientes con MDD, lo que sugiere que los microbios modulan los niveles de GABA. Hu y su equipo plantean la hipótesis de que esto puede desregular la función de GABA en el cerebro y podría provocar síntomas depresivos.
Además, los científicos plantean la hipótesis de que quizás el aumento de la bacteria Bacteroides, que induce la producción de citoquinas, podría aumentar la inflamación, una condición que se ha relacionado con MDD. Además, la disminución de Blautia, que se ha demostrado que tiene efectos antiinflamatorios, podría contribuir al MDD. Otros estudios también han encontrado que cuando los investigadores trasplantan toda la microbiota de una persona con MDD a una rata libre de gérmenes, la rata comienza a comportarse deprimida.
Estas son afirmaciones especulativas, y Hu dice que esta es cruzada. El estudio seccional no puede determinar la causalidad, y más bien, creo que es un eje bidireccional. Los síntomas de depresión pueden influir en nuestro comportamiento dietético, por lo que pueden influir en nuestras características y composición intestinales, y también por otro lado, nuestras bacterias pueden producir algunos metabolitos especiales y tener una vía especial que puede influir en nuestra función cerebral.
Esto prepara el escenario para mucho más trabajo para validar si alguna de estas vías está realmente relacionada causalmente con la depresión, dice Cryan, quien recibe fondos para investigación de Dupont Nutrition, Cremo SA y Nutricia Danone. Hay todo un campo emergente en la psiquiatría nutricional en este momento. ¿Podemos atacar el microbioma a través de la dieta, podríamos aliviar algunos de los efectos de la depresión?
J. Yang et al., Paisajes de firmas bacterianas y metabólicas y su interacción en los trastornos depresivos mayores, Science Advances, 6:eaba8555, 2020.