El cuerpo humano se considera como un «ecosistema», un nicho donde existe un
intercambio de energía entre factores vivos (bióticos) y «no vivos» (abióticos), como el agua del
cuerpo y su temperatura. Los factores bióticos son las células que lo forman y los
microorganismos —llamados «microbiota» en su conjunto— que cohabitan en él. Al igual que
en todos los ecosistemas, existe un intercambio de materia y energía entre las células del
hospedero y las bacterias, tanto benéficas como las que provocan enfermedades (patógenas).
Los microorganismos se encuentran en diversos nichos, como el cuerpo, la piel, los ojos,
la nariz, la boca, la garganta, el intestino, el estómago, los genitales, entre otras partes, y estos
ayudan en la salud física y mental del individuo o, por el contrario, lo enferman. El cuerpo
humano tiene billones de bacterias y hongos, además de una gran diversidad de virus, los
cuales han adquirido funciones definidas en beneficio de nuestra salud. El nicho con mayor
abundancia de microorganismos en humanos es el tracto gastrointestinal, donde estos
interaccionan con las células del huésped. El revestimiento (mucosa) y los espacios intestinales
albergan billones de microorganismos.
Las bacterias del intestino que no causan daño, son más de mil especies diferentes. Entre
la microbiota intestinal que ocasiona beneficios a la salud, existen los que estimulan los
mecanismos de defensa, apoyan en la digestión de los alimentos, suministran micronutrientes
(como las vitaminas), modifican la densidad mineral ósea, favorecen el metabolismo de las
sales biliares, controlan a otros microorganismos patógenos, así como los que modulan el
comportamiento del hospedero. ¡Así es! ¡Hay microorganismos que controlan nuestra
conducta!
Los microorganismos y nuestro cuerpo
El primer contacto del humano con los microorganismos sucede en el útero, ya que, en
la placenta, durante el desarrollo del embrión, se han detectado bacterias. Después del
nacimiento, la microbiota infantil se establece desde las seis semanas de edad y se afecta por
muchos factores como la alimentación de la madre, su estado de salud, el tipo de parto,
consumo de antibióticos durante el embarazo, por la exposición a las mascotas, entre otros
factores. Se ha descrito que diversas enfermedades psicológicas, psiquiátricas y de salud,
están asociadas a alteraciones de la microbiota con la que tiene comunicación el cuerpo.
¿Cómo los microorganismos logran este efecto en nosotros?
La comunicación es la base de toda buena relación. Todo en la naturaleza está en
constante comunicación: las relaciones interpersonales, los insectos que polinizan a las
plantas, la asociación de algunos hongos (micorrizas) que viven con los pinos, etc. Los seres
humanos nos comunicamos entre nosotros mediante el lenguaje corporal, verbal y escrito,
incluso a distancia, para lo que se utilizan medios que se han desarrollado con el avance de la
tecnología como la radio, el teléfono celular, la computadora y las tabletas electrónicas. Algunos
de estos dispositivos usan internet y cuentan con aplicaciones como WhatsApp, Telegram
(plataformas de mensajería), comunicación con video llamada con Google Meet, Zoom y redes
sociales como Facebook, Instagram, etc.
Pero también las células del ser humano tienen mecanismos de transmisión de señales
específicas que son captadas por proteínas que se ubican en las células llamadas «receptores
celulares». Estas señales tienen la finalidad de modular la activación de genes específicos en
respuesta a los estímulos percibidos. De forma similar, las células humanas se comunican
con la microbiota que cohabita con el humano, esta comunicación ha ocurrido a lo largo de
mucho tiempo en la evolución, a través de un lenguaje químico, donde las células humanas
producen moléculas que regulan su funcionamiento, también usando proteínas como
receptores celulares específicos. Las moléculas señal pueden ser proteínas (factores de
crecimiento), grasas modificadas, derivados de ácidos nucleicos y moléculas derivadas del
metabolismo, algunas de estas son producidas por el sistema nervioso (neurotransmisores), el
sistema endocrino (hormonas) y las señales del sistema inmunológico (citocinas), entre otros.
En los últimos años, los científicos se han interesado en la asociación de las señales
emitidas por el cuerpo humano y su efecto sobre la microbiota. Es así como surge una nueva
área del conocimiento denominada Endocrinología Microbiana. Al tratar de entender la
relación entre los microorganismos y su hospedero, esta disciplina involucra campos tales
como la microbiología que estudia a los microorganismos y la endocrinología que estudia la
función y trastornos en la producción de hormonas, así como la neurociencia que estudia el
sistema nervioso y sus señales.
Endocrinología microbiana, ¿qué estudia?
La endocrinología microbiana estudia la capacidad de los microorganismos para
producir y reconocer señales, tanto propias como producidas por su hospedero. Estudios
recientes han relacionado a los microorganismos del intestino como un mediador entre el
sistema gastrointestinal y el sistema nervioso central, conocido en su conjunto como eje
microbiota-intestino-cerebro.
La comunicación entre las células de los animales y los microorganismos que habitan en
ellos, se ha establecido mediante señales que sugieren una percepción mutua. Los
microorganismos modifican su estilo de vida individual a uno grupal, donde se comunican con
el resto de sus iguales o con otros microorganismos. Cuando el número de individuos de la
población incrementa, la comunicación denominada detección del quórum (Quorum sensing),
promueve diversas acciones de competencia entre los microorganismos, emitiendo
luminiscencia, fabricando pelos celulares para moverse, produciendo antibióticos y una cubierta
que los protege de condiciones adversas (biopelículas), entre otras acciones. Esto se da a
través de la producción de señales llamadas autoinductores, las cuales se acumulan fuera
del microorganismo y son reconocidos por receptores celulares que favorecen la activación de
los genes asociados a la conducta en comunidad. Las bacterias también producen moléculas
similares a las que sintetizan las células humanas, lo que sugiere una evolución conjunta, lo
cual no sería extraño porque tienen cientos de miles de años de convivencia. La comunicación
de las bacterias con los organismos que habitan resulta en una coordinación en el
comportamiento de la población para una asociación exitosa.
Las bacterias nos controlan
Las señales de quorum sensing de las bacterias también estimulan a las células de
nuestro sistema inmune, aumentando la producción de moléculas como las interleucinas, que
interfieren con la producción de anticuerpos, de células de defensa (linfocitos T), modifican la
organización interna de una célula, su permeabilidad, su homeostasis (equilibrio de sustancias
dentro y fuera de la célula), o activan los mecanismos de defensa del cuerpo, o la apoptosis
(muerte celular). Los microorganismos del intestino producen sustancias con actividad
microbiana e inmunomoduladora como los ácidos grasos de cadena corta, las vitaminas K y
B, la dopamina, la serotonina, la acetilcolina, la histamina, los anticuerpos, péptidos y ácido
gamma amino butírico, lo que facilita la colonización competitiva y la inclusión o exclusión de
otras especies bacterianas.
Las neuronas requieren de la sustancia llamada dopamina para su funcionamiento,
además de ser el precursor de la hormona del estrés, la norepinefrina. Estas sustancias o sus
precursores, también las produce una bacteria conocida como Escherichia coli dentro del
intestino. Y sí, tal como lo supones, ¡esas sustancias pueden controlar también a nuestro
sistema nervioso! Por lo tanto, pueden controlar nuestra conducta. De hecho, los científicos
han demostrado que cambios en el número y en el tipo de bacterias en el intestino, pueden
estar asociadas a estados de ánimo, enfermedades crónico-degenerativas como el cáncer
o el Alzheimer. Lo contrario también es cierto, cambios en la salud mental o corporal pueden
provocar cambios en la microbiota del intestino.
Las bacterias y nuestras células se comunican
Las hormonas como las catecolaminas, la adrenalina y la dopamina, sirven como señales
de nuestro sistema nervioso, pero también para que algunos microorganismos modifiquen
su comportamiento. Lo anterior es ejemplo de que estas moléculas funcionan como señales
entre células de microorganismos y las células de sus hospederos. Las citocinas son señales
del sistema inmune que usamos para defendernos de los microorganismos patógenos. Tiene
cierta lógica pensar que las bacterias pudieran reconocer estas señales de defensa para
prepararse para un contraataque. Otras moléculas del sistema nervioso, como la epinefrina,
norepinefrina, adrenalina y la noradrenalina, provocan en las bacterias la activación en la
movilidad, un incremento en la invasión, producción de toxinas, inducción de biopelículas o
controlan la virulencia (potencia para causar daños). Las hormonas que regulan el metabolismo
(cortisol) y el desarrollo sexual (progesterona), también pueden disminuir el crecimiento de
algunas bacterias e incrementar la producción de biopelículas. La insulina (hormona que
regula el contenido de glucosa en la sangre) incrementa el crecimiento, la virulencia y puede
modificar la respuesta de quorum sensing en las bacterias.
Lo anterior sugiere que las bacterias y las células de nuestro cuerpo emiten y detectan
señales de acuerdo con el entorno o condiciones asociadas al cuerpo humano, a la vez
que pueden servir de comunicación entre ambas. Es importante conocer los mecanismos de
comunicación entre células de diferentes organismos que interaccionan, como una alternativa
viable para la prevención y control de enfermedades. El uso de prebióticos, probióticos, la
transferencia de materia fecal o uso de bacteriófagos, es una posibilidad para lograr un
equilibrio de los microorganismos intestinales que sean benéficos en la salud.
Adriana N. Zavala-Hernández. Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en
Ciencias Biológicas, Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología, Facultad de
Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Morelia, Michoacán.
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Juan J. Valdez-Alarcón. Profesor e investigador del Centro Multidisciplinario de Estudios
en Biotecnología, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana
de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán.
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