Los científicos caracterizan las bacterias intestinales desequilibradas de pacientes con infarto de miocardio, angina e insuficiencia cardíaca
Ilustración de bacterias en el intestino humano. Crédito: Darryl Leja, Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, Institutos Nacionales de Salud
El intestino humano contiene billones de bacterias, denominadas colectivamente microbioma intestinal, que pueden tener efectos positivos y negativos en la salud humana. Cuando están en equilibrio, funcionan como una fábrica química interna que produce numerosos compuestos que promueven la buena salud. Sin embargo, un estilo de vida poco saludable, la mala alimentación, el tabaquismo, la falta de actividad física o las enfermedades pueden alterar el equilibrio, lo que lleva al microbioma a producir compuestos que pueden desencadenar múltiples trastornos crónicos no transmisibles en personas con alto riesgo genético, como infarto de miocardio, angina de pecho o insuficiencia cardíaca. .
Los científicos ya han descubierto que el microbioma intestinal está alterado en personas con enfermedades cardíacas crónicas. Posteriormente, identificaron compuestos producidos por el microbioma enfermo, por ejemplo, un compuesto bacteriano llamado trimetilamina (TMA) que, después de modificarse en el hígado del huésped humano, causa arteriosclerosis.
Sin embargo, estos hallazgos de microbioma intestinal alterado se cuestionan porque se lograron en estudios de pacientes medicados. Los pacientes con enfermedades cardíacas reciben varios medicamentos diferentes, cada uno de los cuales se sabe que modifica el microbioma intestinal. Como resultado, no estaba claro si las drogas o la enfermedad cardíaca causaban la alteración del microbioma intestinal de las personas con trastornos cardiovasculares.
Otra complicación radica en el hecho de que la enfermedad cardíaca a menudo se desarrolla junto con las primeras etapas de sobrepeso y diabetes tipo 2, que también se caracterizan por tener microbiomas intestinales alterados. Como resultado, quedaba por demostrar si un microbioma intestinal desequilibrado es una característica de la enfermedad cardíaca en sí.
Las enfermedades cardíacas causan alteraciones importantes en el microbioma intestinal
Para responder a estas preguntas críticas un consorcio europeo de investigadores estableció el proyecto de investigación MetaCardis, financiado con fondos europeos, en 2012 para investigar el papel de los microbios intestinales en las enfermedades cardiometabólicas. Entre los principales investigadores se encuentra el profesor Oluf Pedersen de la Universidad de Copenhague, quien, junto con sus colegas, publicó los hallazgos del consorcio en la revista Nature Medicine.
«Aplicamos un diseño de estudio que refleja el inicio de la enfermedad cardíaca y escalar con el tiempo, en sustitución de un estudio longitudinal del microbioma intestinal que de otro modo sería imposible de realizar debido a los 50-60 años que lleva desarrollar síntomas de arteriosclerosis y tener el diagnóstico de enfermedad cardíaca», quien realizó la investigación en el Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research (CBMR) de la Universidad de Copenhague.
Los investigadores reclutaron a 1241 personas de mediana edad de Dinamarca, Francia y Alemania, incluidas personas sanas, personas con obesidad y diabetes tipo 2 pero que carecían de un diagnóstico de enfermedad cardíaca y pacientes con infarto de miocardio, angina de pecho o insuficiencia cardíaca. Los investigadores cuantificaron alrededor de 700 especies bacterianas diferentes y estimaron sus funciones en el microbioma intestinal y compararon estos hallazgos con más de 1000 compuestos que circulan en la sangre, muchos de los cuales se originan en la fábrica química intestinal interna.
«Nosotros descubrió que aproximadamente la mitad de estas bacterias intestinales y compuestos sanguíneos fueron modificados por el tratamiento farmacológico y no estaban directamente relacionados con la enfermedad cardíaca o las etapas tempranas de la enfermedad, como la diabetes o la obesidad, que ocurrían antes del diagnóstico de la enfermedad cardíaca», dice el profesor Oluf Pedersen.
«Entre la mitad restante, alrededor del 75 % de las alteraciones del microbioma intestinal ocurrieron en las primeras etapas de la enfermedad de sobrepeso y diabetes tipo 2, muchos años antes de que los pacientes notaran algún síntoma de enfermedad cardíaca».
Sin embargo, los primeros cambios en el microbioma persistieron en pacientes con enfermedades cardíacas que además mostraron alteraciones específicas relacionadas con enfermedades cardíacas en la composición y función del microbioma intestinal. Tanto en la etapa dismetabólica temprana como en las etapas posteriores de la enfermedad cardíaca diagnosticada, el microbioma enfermo se caracterizó por una pérdida de células bacterianas y de competencias bacterianas. Además, los pacientes mostraron un cambio hacia menos tipos de bacterias conocidas por producir compuestos que promueven la salud, como ácidos grasos de cadena corta, y más tipos de bacterias que producen compuestos nocivos a partir del metabolismo de ciertos aminoácidos dietéticos, colina y L-carnitina. Los análisis de los compuestos sanguíneos reflejaron el desequilibrio del microbioma intestinal.
Las dietas basadas en plantas y con control de energía pueden ayudar
Los hallazgos del microbioma intestinal y los cambios en los compuestos sanguíneos en pacientes con uno de los tres trastornos cardíacos, el infarto agudo de miocardio, fue validado y ampliado en un estudio de Israel que se informa en la misma edición de Nature Medicine.
«Ahora está claro que se producen alteraciones importantes en el microbioma intestinal de los pacientes que padecen enfermedades cardíacas y que estas alteraciones pueden comenzar muchos años antes de la aparición de los síntomas y el diagnóstico de la enfermedad cardíaca. Estos cambios en el microbioma no se explican mediante tratamientos farmacológicos», dice Oluf Pedersen.
La principal limitación de la estudios es que los investigadores reportan asociaciones, en lugar de explicaciones causales para sus observaciones. Sin embargo, el profesor Oluf Pedersen destaca que en la última década una serie de experimentos celulares y animales en compuestos derivados de microbiomas específicos, como los identificados en los estudios actuales, han demostrado cómo el microbioma intestinal desequilibrado puede desempeñar un papel en el desarrollo de enfermedades cardíacas.
«La intervención tanto en humanos como en roedores ha demostrado que un microbioma intestinal desequilibrado en varias etapas del desarrollo de la enfermedad cardíaca puede modificarse y restaurarse en parte al comer una dieta más basada en plantas y con control de energía, evitar fumar y cumplir con el ejercicio diario. Es hora de traducir la evidencia acumulada del papel del microbioma intestinal en iniciativas de salud pública más enfocadas en los intentos de prevenir o retrasar la morbilidad y la mortalidad relacionadas con las enfermedades del corazón», dice el profesor Oluf Pedersen, quien continúa su investigación en el Hospital Universitario Gentofte.
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El microbioma pulmonar puede predecir cambios futuros en la función pulmonar después del trasplante Más información: Sebastien Fromentin et al, Características del microbioma y el metaboloma del espectro de enfermedades cardiometabólicas, Nature Medicine (2022) . DOI: 10.1038/s41591-022-01688-4
Yeela Talmor-Barkan et al, El perfil metabólico y del microbioma revela factores de riesgo personalizados para la enfermedad de las arterias coronarias, Nature Medicine (2022). DOI: 10.1038/s41591-022-01686-6 Información de la revista: Nature Medicine