Un nuevo desafío: Los efectos adversos de los antibióticos en la microbiota intestinal y la inmunidad del hospedador
Los mamíferos han existido en la Tierra durante millones de años, periodo durante el cual han coevolucionado y coadaptado con los microorganismos comensales de su intestino, formando una relación interdependiente y compleja que suele denominarse «superorganismos». Esta relación está moldeada por la alimentación y el ambiente intestinal, que influyen en la composición y función de la microbiota. A su vez, esta participa activamente en el metabolismo nutricional del hospedador y afecta profundamente su inmunidad. Sin embargo, este proceso natural de coevolución se ha visto alterado en las últimas décadas por el uso generalizado de antibióticos. Aunque la terapia antibiótica ha sido un hito en la lucha contra enfermedades infecciosas, sus efectos negativos sobre la microbiota y la salud del hospedador son cada vez más evidentes. Este artículo explora los efectos adversos y los mecanismos subyacentes de los antibióticos en la microbiota intestinal y la inmunidad del hospedador, así como posibles estrategias para mitigarlos.
El intestino como reservorio microbiano
El intestino constituye el mayor reservorio de microbiota en mamíferos y humanos. Durante mucho tiempo, el conocimiento sobre los microbios intestinales fue limitado debido a que la mayoría no podían identificarse mediante técnicas de cultivo tradicionales. No obstante, el desarrollo de tecnologías de secuenciación de alto rendimiento, como la metagenómica, metatranscriptómica y metaproteómica, ha permitido estudiar la composición y función de la microbiota. Se estima que en el intestino residen aproximadamente 100 billones de microorganismos de más de 1000 especies y 7000 cepas. Aunque la microbiota incluye diversos organismos como helmintos, protozoos, arqueas, virus, fagos, levaduras y hongos, las bacterias dominan en el mantenimiento de la homeostasis intestinal y sistémica. Los cinco principales filos bacterianos son Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria y Verrucomicrobia, que representan más del 90% de la población bacteriana total. Estos microbios participan en procesos fisiológicos clave, como la digestión, el metabolismo energético, la síntesis de vitaminas, el desarrollo inmunológico y la protección contra patógenos.
El impacto de los antibióticos en la microbiota intestinal
El descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming en 1928 marcó el inicio de la era antibiótica. Si bien estos fármacos han salvado millones de vidas, su uso excesivo ha generado disbiosis microbiana, vinculada a enfermedades como diabetes, obesidad, asma, enfermedades inflamatorias intestinales y susceptibilidad a infecciones. Los antibióticos afectan la microbiota mediante mecanismos directos e indirectos:
- Efectos directos: Su actividad de amplio espectro elimina tanto bacterias patógenas como comensales. Por ejemplo, la vancomicina reduce la diversidad microbiana y las bacterias grampositivas del filo Firmicutes, mientras combinaciones de ampicilina, gentamicina y vancomicina alteran drásticamente la composición bacteriana.
- Efectos indirectos: Alteran las relaciones simbióticas entre especies. Metabolización cruzada, como la producción de lactato y acetato por Bifidobacterium adolescentis utilizados por bacterias productoras de butirato, o la desconjugación de ácidos biliares por Lactobacilli y Bacteroides, se ve interrumpida, modificando el microambiente intestinal.
Consecuencias para la inmunidad del hospedador
La disbiosis inducida por antibióticos compromete la inmunidad local y sistémica:
- Resistencia antibiótica: La presión selectiva favorece la transferencia horizontal de genes de resistencia, presentes en el 6% de los genes del microbioma intestinal, facilitando su diseminación.
- Alteración metabólica: Reducción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), cruciales para la integridad epitelial y la regulación de células T reguladoras (Treg) y Th17. En ratones, la depleción de AGCC aumenta la inflamación intestinal durante infecciones por Candida albicans.
- Interrupción de señales inmunológicas: Los microbios interactúan con receptores de reconocimiento de patrones (PRRs), como TLR4 y NOD2. La depleción de bacterias gramnegativas reduce la expresión de Reg3g, vital para eliminar Enterococos resistentes a vancomicina (VRE). Similarmente, la activación deficiente de TLR2 disminuye Reg3b, aumentando la susceptibilidad a Salmonella.
- Disfunción de células inmunitarias: Los antibióticos alteran la función de células linfoides innatas del grupo 3, neutrófilos y macrófagos alveolares, comprometiendo respuestas contra patógenos como Pseudomonas aeruginosa o virus de la hepatitis B.
Estrategias para mitigar los efectos adversos
- Uso racional de antibióticos: Protocolos basados en procalcitonina u otros biomarcadores reducen la exposición innecesaria.
- Agonistas de PRRs: La administración oral de LPS o flagelina restaura parcialmente la producción de IL-22 y defensinas, mejorando la defensa contra infecciones.
- Probióticos y trasplante de microbiota fecal (TMF): Aunque su eficacia varía, los probióticos como Lactobacillus o Bifidobacterium pueden prevenir diarreas asociadas a antibióticos. El TMF ha demostrado una tasa de curación del 87-90% en infecciones recurrentes por Clostridioides difficile, restableciendo la producción de ácidos biliares secundarios y señales antiinflamatorias.
Perspectivas futuras
El avance en tecnologías ómicas permitirá comprender mejor cómo los antibióticos alteran la microbiota y la inmunidad. Estudios a largo plazo evaluarán la seguridad y eficacia de probióticos y TMF, así como su impacto en el metabolismo nutricional. La integración de enfoques multidisciplinarios será clave para preservar la simbiosis microbioma-hospedador en la era post-antibiótica.
DOI: 10.1097/CM9.0000000000000245