microbioma humano

El análisis estadístico es esencial para validar los resultados obtenidos ( se puede utilizar ANOVA para dimensionar las diferencias entre los grupos); cuando se combina con herramientas gráficas, el resultado se visualiza y comprende fácilmente. ^{[ 25 ]}

Una vez ensamblado un metagenoma, es posible inferir el potencial funcional del microbioma. Los desafíos computacionales para este tipo de análisis son mayores que para los genomas individuales, ya que los ensambladores de metagenomas suelen tener una calidad inferior y muchos genes recuperados están incompletos o fragmentados. Tras la identificación de genes, los datos pueden utilizarse para realizar una anotación funcional mediante el alineamiento múltiple de los genes objetivo con bases de datos de ortólogos . ^{[ 26 ]}

El análisis de genes marcadores es una técnica que utiliza cebadores para dirigirse a una región genética específica y permite determinar las filogenias microbianas . La región genética se caracteriza por una región altamente variable, que puede proporcionar una identificación detallada; está delimitada por regiones conservadas, que funcionan como sitios de unión para los cebadores utilizados en la PCR . El gen principal utilizado para caracterizar bacterias y arqueas es el gen del ARNr 16S , mientras que la identificación de hongos se basa en el espaciador transcrito interno (ITS). La técnica es rápida y relativamente económica, y permite una clasificación de baja resolución de una muestra microbiana. Es óptima para muestras que pueden estar contaminadas con ADN del huésped. La afinidad de los cebadores varía entre todas las secuencias de ADN, lo que puede generar sesgos durante la reacción de amplificación. Las muestras de baja abundancia son susceptibles a errores de sobreamplificación, ya que otros microorganismos contaminantes se sobrerrepresentan con el aumento de los ciclos de PCR. La optimización de la selección de cebadores puede ayudar a disminuir dichos errores, aunque requiere un conocimiento completo de los microorganismos presentes en la muestra y sus abundancias relativas. ^{[ 27 ]}

El análisis de genes marcadores puede verse influenciado por la elección de los cebadores; en este tipo de análisis, es deseable utilizar un protocolo bien validado (como el utilizado en el Proyecto Microbioma de la Tierra). El primer paso en el análisis de amplicones de genes marcadores es eliminar los errores de secuenciación. Muchas plataformas de secuenciación son fiables, pero la mayor parte de la diversidad de secuencias aparente se debe a errores durante el proceso de secuenciación. Para reducir este fenómeno, el primer enfoque consiste en agrupar las secuencias en unidades taxonómicas operativas (OTU): este proceso consolida secuencias similares (generalmente se adopta un umbral de similitud del 97 %) en una sola característica que puede utilizarse en pasos de análisis posteriores. Sin embargo, este método descartaría los SNP porque se agruparían en una sola OTU. Otro enfoque es el oligotipado , que incluye información específica de posición de la secuenciación del ARNr 16S para detectar pequeñas variaciones de nucleótidos y discriminar entre taxones distintos y estrechamente relacionados. Estos métodos proporcionan como resultado una tabla de secuencias de ADN y recuentos de las diferentes secuencias por muestra en lugar de OTU. ^{[ 27 ]}

Otro paso importante en el análisis es asignar un nombre taxonómico a las secuencias microbianas en los datos. Esto se puede hacer utilizando enfoques de aprendizaje automático que pueden alcanzar una precisión a nivel de género de aproximadamente el 80 %. Otros paquetes de análisis populares brindan soporte para la clasificación taxonómica utilizando coincidencias exactas con bases de datos de referencia y deberían proporcionar mayor especificidad, pero menor sensibilidad. Los microorganismos no clasificados deben revisarse adicionalmente para detectar secuencias de orgánulos. ^{[ 27 ]}

Muchos métodos que explotan la inferencia filogenética utilizan el gen 16SRNA para arqueas y bacterias, y el gen 18SRNA para eucariotas. Los métodos comparativos filogenéticos (MCF) se basan en la comparación de múltiples rasgos entre microorganismos, donde un mayor número de rasgos compartidos se correlaciona con relaciones más estrechas. Por lo general, los MCF se combinan con mínimos cuadrados generalizados filogenéticos (PGLS) u otros análisis estadísticos para obtener resultados más significativos. La reconstrucción del estado ancestral se utiliza en estudios de microbioma para imputar valores de rasgos para taxones cuyos rasgos se desconocen. Esto se realiza comúnmente con PICRUSt , que se basa en bases de datos disponibles. Los investigadores eligen las variables filogenéticas según el tipo de estudio: mediante la selección de algunas variables con información biológica significativa, es posible reducir la dimensión de los datos a analizar. ^{[ 28 ]}

La distancia filogenética se suele calcular con UniFrac o herramientas similares, como el índice de Sørensen o el índice D de Rao, para cuantificar las diferencias entre las distintas comunidades. Todos estos métodos se ven afectados negativamente por la transmisión horizontal de genes (THG), ya que pueden generar errores y provocar la correlación de especies distantes. Existen diferentes maneras de reducir el impacto negativo de la THG, incluyendo el uso de múltiples genes o herramientas computacionales para evaluar la probabilidad de posibles eventos de THG. ^{[ 28 ]}

Las comunidades microbianas se desarrollan en una dinámica muy compleja que puede considerarse y analizarse como un ecosistema. Las interacciones ecológicas entre los microbios rigen su cambio, equilibrio y estabilidad, y pueden representarse mediante un modelo de dinámica poblacional. ^{[ 29 ]} El estudio en curso de las características ecológicas del microbioma está creciendo rápidamente y nos permite comprender sus propiedades fundamentales. Comprender las reglas subyacentes de las comunidades microbianas podría ayudar a tratar enfermedades relacionadas con comunidades microbianas inestables. Una pregunta fundamental es si diferentes personas, que comparten distintas comunidades microbianas, tienen la misma dinámica microbiana subyacente. ^{[ 30 ]} Cada vez hay más evidencia que respalda la universalidad de la dinámica microbiana. ^{[ 31 ]} Esta pregunta es un paso fundamental que permitirá a los científicos desarrollar estrategias de tratamiento basadas en la compleja dinámica de las comunidades microbianas humanas. Existen muchas propiedades importantes que deben tenerse en cuenta para desarrollar estrategias de intervención que controlen la dinámica microbiana humana, con el objetivo de disminuir los estados patológicos influenciados por los microbios. ^{[ 32 ]}

Las poblaciones de microbios (como bacterias y levaduras ) habitan la piel y las superficies mucosas en diversas partes del cuerpo. Su función forma parte de la fisiología humana normal y saludable; sin embargo, si la cantidad de microbios aumenta más allá de sus rangos típicos (a menudo debido a un sistema inmunitario debilitado) o si los microbios colonizan (por ejemplo, debido a una higiene deficiente o una lesión) áreas del cuerpo que normalmente no están colonizadas o son estériles (como la sangre, el tracto respiratorio inferior o la cavidad abdominal), pueden producirse enfermedades (causando, respectivamente, bacteriemia/sepsis, neumonía y peritonitis). ^{[ 33 ]}

El Proyecto Microbioma Humano descubrió que los individuos albergan miles de tipos de bacterias, y que cada zona del cuerpo tiene sus propias comunidades distintivas. La piel y la vagina mostraron menor diversidad que la boca y el intestino, que presentan la mayor riqueza. La composición bacteriana de una zona determinada del cuerpo varía de persona a persona, no solo en tipo, sino también en abundancia. Las bacterias de la misma especie que se encuentran en toda la boca son de múltiples subtipos, y prefieren habitar zonas claramente diferentes. Incluso los enterotipos del intestino humano, que antes se creían bien comprendidos, pertenecen a un amplio espectro de comunidades con límites taxonómicos difusos. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Se estima que entre 500 y 1000 especies de bacterias viven en el intestino humano, pero pertenecen a solo unos pocos filos: Bacillota y Bacteroidota son los dominantes, pero también existen Pseudomonadota , Verrucomicrobiota , Actinobacteriota , Fusobacteriota y Cyanobacteria . ^{[ 36 ]}

Muchas especies de bacterias, principalmente Streptococcus mutans y otras anaerobias , viven en la boca, donde forman parte de una sustancia pegajosa llamada placa . Si esta no se elimina con el cepillado, se endurece y se convierte en sarro . Estas mismas bacterias también secretan ácidos que disuelven el esmalte dental , causando caries . ^{[ 37 ]}

La microflora vaginal se compone principalmente de diversas especies de lactobacilos . Durante mucho tiempo se pensó que la especie más común era Lactobacillus acidophilus , pero posteriormente se ha demostrado que L. iners es, de hecho, la más común, seguida de L. crispatus . Otros lactobacilos que se encuentran en la vagina son L. jensenii , L. delbrueckii y L. gasseri . La alteración de la flora vaginal puede provocar infecciones como la vaginosis bacteriana y la candidiasis . ^{[ 38 ]}

Las arqueas están presentes en el intestino humano, pero, a diferencia de la enorme variedad de bacterias en este órgano, el número de especies de arqueas es mucho más limitado. ^{[ 39 ]} El grupo dominante son los metanógenos , en particular Methanobrevibacter smithii y Methanosphaera stadtmanae . ^{[ 40 ]} Sin embargo, la colonización por metanógenos es variable, y solo alrededor del 50% de los humanos tienen poblaciones fácilmente detectables de estos organismos. ^{[ 41 ]}

Hasta 2007, no se conocían ejemplos claros de patógenos arqueales, ^{[ 42 ] [ 43 ]} aunque se ha propuesto una relación entre la presencia de algunos metanógenos y la enfermedad periodontal humana . ^{[ 44 ]} El sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado con predominio de metano (SIBO) también es causado predominantemente por metanógenos, y Methanobrevibacter smithii en particular. ^{[ 45 ]}

Los hongos, en particular las levaduras , están presentes en el intestino humano. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]} Las especies de Candida , las mejor estudiadas , se deben a su capacidad de volverse patógenas en huéspedes inmunocomprometidos e incluso en huéspedes sanos. ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]} Las levaduras también están presentes en la piel, ^{[ 46 ]} como las especies de Malassezia , donde consumen aceites secretados por las glándulas sebáceas . ^{[ 50 ] [ 51 ]}

Los virus, especialmente los virus bacterianos ( bacteriófagos ), colonizan diversos sitios del cuerpo. Estos sitios colonizados incluyen la piel, ^{[ 52 ]} el intestino, ^{[ 53 ]} los pulmones ^{[ 54 ]} y la cavidad oral. ^{[ 55 ]} Las comunidades virales se han asociado con algunas enfermedades y no reflejan simplemente las comunidades bacterianas. ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

En enero de 2024, los biólogos informaron del descubrimiento de " obeliscos ", una nueva clase de elementos similares a viroides , y "oblinas", su grupo de proteínas relacionadas, en el microbioma humano. ^{[ 59 ] [ 60 ]}

Se sabe que varias especies de amebas no patógenas viven en el tracto gastrointestinal humano como comensales, incluyendo Endolimax nana , varias especies del género Entamoeba (en particular Entamoeba coli , E. hartmanni y E. polecki ) y la especie Iodamoeba buetschlii . ^{[ 61 ]}

Un estudio de 20 sitios de piel en cada uno de diez humanos sanos encontró 205 géneros identificados en 19 filos bacterianos, con la mayoría de las secuencias asignadas a cuatro filos: Actinomycetota (51,8%), Bacillota (24,4%), Pseudomonadota (16,5%) y Bacteroidota (6,3%). ^{[ 62 ]} Un gran número de géneros de hongos están presentes en la piel humana sana, con cierta variabilidad según la región del cuerpo; sin embargo, durante condiciones patológicas, ciertos géneros tienden a predominar en la región afectada. ^{[ 46 ]} Por ejemplo, Malassezia es dominante en la dermatitis atópica y Acremonium es dominante en los cueros cabelludos afectados por caspa. ^{[ 46 ]}

La piel actúa como barrera para impedir la invasión de microbios patógenos. La piel humana contiene microbios que residen en ella o sobre ella y pueden ser residentes o transitorios. Los tipos de microorganismos residentes varían según el tipo de piel en el cuerpo humano. La mayoría de los microbios residen en las células superficiales de la piel o prefieren asociarse con glándulas. Estas glándulas, como las sebáceas o sudoríparas, proporcionan a los microbios agua, aminoácidos y ácidos grasos. Además, las bacterias residentes asociadas con las glándulas sebáceas suelen ser Gram positivas y pueden ser patógenas. ^{[ 4 ]}

Una pequeña cantidad de bacterias y hongos normalmente están presentes en la conjuntiva . ^{[ 46 ] [ 63 ]} Las clases de bacterias incluyen cocos Gram positivos (p. ej., Staphylococcus y Streptococcus ) y bacilos y cocos Gram negativos (p. ej., Haemophilus y Neisseria ) están presentes. ^{[ 63 ]} Los géneros de hongos incluyen Candida , Aspergillus y Penicillium . ^{[ 46 ]} Las glándulas lagrimales secretan continuamente, manteniendo la conjuntiva húmeda, mientras que el parpadeo intermitente lubrica la conjuntiva y arrastra el material extraño. Las lágrimas contienen bactericidas como la lisozima , por lo que los microorganismos tienen dificultad para sobrevivir a la lisozima y asentarse en las superficies epiteliales .

En los seres humanos, la composición del microbioma gastrointestinal infantil se establece durante el nacimiento y madura hasta convertirse en el microbioma adulto en los primeros años de vida. ^{[ 68 ]} El parto por cesárea o vaginal también influye en la composición microbiana intestinal. Los bebés nacidos por vía vaginal tienen una microbiota intestinal beneficiosa y no patógena similar a la de la madre. ^{[ 69 ]} Sin embargo, la microbiota intestinal de los bebés nacidos por cesárea alberga más bacterias patógenas como Escherichia coli y Staphylococcus , y requiere más tiempo para desarrollar una microbiota intestinal beneficiosa y no patógena. ^{[ 70 ]}

La relación entre algunos microbios intestinales y los humanos no es meramente comensal (una coexistencia no dañina), sino más bien una relación mutualista . ^{[ 4 ]} Algunos microorganismos intestinales humanos benefician al huésped fermentando la fibra dietética en ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como el ácido acético y el ácido butírico , que luego son absorbidos por el huésped. ^{[ 6 ] [ 71 ]} Las bacterias intestinales también desempeñan un papel en la síntesis de vitaminas B y vitamina K , así como en el metabolismo de ácidos biliares , esteroles y xenobióticos . ^{[ 4 ] [ 71 ]} La importancia sistémica de los AGCC y otros compuestos que producen es similar a la de las hormonas , y la flora intestinal en sí misma parece funcionar como un órgano endocrino , ^{[ 71 ]} y la desregulación de la flora intestinal se ha correlacionado con una serie de afecciones inflamatorias y autoinmunes. ^{[ 6 ] [ 72 ]}

La composición de la microbiota intestinal humana cambia con el tiempo, cuando cambia la dieta y a medida que cambia la salud general. ^{[ 6 ] [ 72 ]} Una revisión sistemática de 15 ensayos controlados aleatorios en humanos de julio de 2016 encontró que ciertas cepas disponibles comercialmente de bacterias probióticas de los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus ( B. longum , B. breve , B. infantis , L. helveticus , L. rhamnosus , L. plantarum y L. casei ), cuando se toman por vía oral en dosis diarias de 10 ⁹ –10 ¹⁰ unidades formadoras de colonias (UFC) durante 1–2 meses, poseen eficacia de tratamiento (es decir, mejoran los resultados conductuales) en ciertos trastornos del sistema nervioso central , incluidos la ansiedad , la depresión , el trastorno del espectro autista y el trastorno obsesivo-compulsivo , y mejoran ciertos aspectos de la memoria . ^{[ 73 ]}    

El sistema genitourinario parece tener una microbiota, ^{[ 76 ] [ 77 ]} lo cual es un hallazgo inesperado a la luz del uso prolongado de métodos estándar de cultivo microbiológico clínico para detectar bacterias en la orina cuando las personas muestran signos de una infección del tracto urinario ; es común que estas pruebas no muestren bacterias presentes. ^{[ 78 ]} Parece que los métodos de cultivo comunes no detectan muchos tipos de bacterias y otros microorganismos que están presentes normalmente. ^{[ 78 ]} A partir de 2017, se utilizaron métodos de secuenciación para identificar estos microorganismos para determinar si existen diferencias en la microbiota entre personas con problemas del tracto urinario y aquellas que están sanas. ^{[ 76 ] [ 77 ] [ 79 ]} Para evaluar adecuadamente el microbioma de la vejiga en contraposición al sistema genitourinario, la muestra de orina debe recolectarse directamente de la vejiga, lo que a menudo se hace con un catéter . ^{[ 80 ]}

La microbiota vaginal se refiere a las especies y géneros que colonizan la vagina. Estos organismos desempeñan un papel importante en la protección contra infecciones y el mantenimiento de la salud vaginal. ^{[ 81 ]} Los microorganismos vaginales más abundantes que se encuentran en mujeres premenopáusicas pertenecen al género Lactobacillus , que suprime los patógenos mediante la producción de peróxido de hidrógeno y ácido láctico. ^{[ 48 ] [ 81 ] [ 82 ]} La composición y las proporciones de las especies bacterianas varían según la fase del ciclo menstrual . ^{[ 83 ] [ 84 ]}La etnia también influye en la flora vaginal. La presencia de lactobacilos productores de peróxido de hidrógeno es menor en mujeres afroamericanas y el pH vaginal es mayor. ^{[ 85 ]} Otros factores influyentes, como las relaciones sexuales y los antibióticos, se han relacionado con la pérdida de lactobacilos. ^{[ 82 ]} Además, los estudios han encontrado que las relaciones sexuales con condón parecen cambiar los niveles de lactobacilos y aumentan el nivel de Escherichia coli dentro de la flora vaginal. ^{[ 82 ]} Los cambios en la microbiota vaginal normal y sana son un indicio de infecciones, ^{[ 86 ]} como la candidiasis o la vaginosis bacteriana . ^{[ 82 ]} Candida albicans inhibe el crecimiento de especies de Lactobacillus , mientras que las especies de Lactobacillus que producen peróxido de hidrógeno inhiben el crecimiento y la virulencia de Candida albicans tanto en la vagina como en el intestino. ^{[ 46 ] [ 48 ] [ 49 ]}

Entre los géneros de hongos que se han detectado en la vagina se incluyen Candida , Pichia , Eurotium , Alternaria , Rhodotorula y Cladosporium , entre otros. ^{[ 46 ]}

Hasta hace poco, la placenta se consideraba un órgano estéril, pero se han identificado especies y géneros bacterianos comensales no patógenos que residen en el tejido placentario. ^{[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]} Sin embargo, la existencia de un microbioma en la placenta es controvertida, como se ha criticado en varias investigaciones. El llamado "microbioma placentario" probablemente se derive de la contaminación de los reactivos, ya que las muestras con baja biomasa se contaminan fácilmente. ^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]}

Hasta hace poco, el tracto reproductivo superior de las mujeres se consideraba un entorno estéril. Una variedad de microorganismos habitan el útero de mujeres sanas y asintomáticas en edad reproductiva. El microbioma del útero difiere significativamente del de la vagina y el tracto gastrointestinal. ^{[ 93 ]}

El ambiente presente en la boca humana permite el crecimiento de microorganismos característicos que allí se encuentran. Proporciona una fuente de agua y nutrientes, así como una temperatura moderada. ^{[ 4 ]} Los microbios residentes de la boca se adhieren a los dientes y las encías para resistir el lavado mecánico de la boca al estómago, donde los microbios sensibles al ácido son destruidos por el ácido clorhídrico . ^{[ 4 ] [ 48 ]}

Las bacterias anaerobias en la cavidad bucal incluyen: Actinomyces , Arachnia , Bacteroides , Bifidobacterium , Eubacterium , Fusobacterium , Lactobacillus , Leptotrichia , Peptococcus , Peptostreptococcus , Propionibacterium , Selenomonas , Treponema y Veillonella . ^{[ 94 ]} Entre los géneros de hongos que se encuentran frecuentemente en la boca se incluyen Candida , Cladosporium , Aspergillus , Fusarium , Glomus , Alternaria , Penicillium y Cryptococcus , entre otros. ^{[ 46 ]}

Las bacterias se acumulan en los tejidos orales duros y blandos formando biopelículas , lo que les permite adherirse y proliferar en el entorno oral, protegidas de los factores ambientales y los agentes antimicrobianos. ^{[ 95 ]} La saliva desempeña un papel homeostático clave en la biopelícula, permitiendo la recolonización bacteriana para su formación y controlando el crecimiento mediante el desprendimiento de la acumulación de biopelícula. ^{[ 96 ]} También proporciona nutrientes y regulación de la temperatura. La ubicación de la biopelícula determina el tipo de nutrientes a los que está expuesta. ^{[ 97 ]}

Las bacterias orales han desarrollado mecanismos para detectar su entorno y evadir o modificar al huésped. Sin embargo, un sistema de defensa innato del huésped, altamente eficiente, monitorea constantemente la colonización bacteriana para prevenir la invasión bacteriana de los tejidos locales. Existe un equilibrio dinámico entre las bacterias de la placa dental y el sistema de defensa innato del huésped. ^{[ 98 ]}

Esta dinámica entre la cavidad oral del huésped y los microbios orales juega un papel clave en la salud y la enfermedad, ya que proporciona la entrada al cuerpo. ^{[ 99 ]} Un equilibrio saludable presenta una relación simbiótica donde los microbios orales limitan el crecimiento y la adhesión de patógenos mientras que el huésped proporciona un entorno para que prosperen. ^{[ 99 ] [ 95 ]} Los cambios ecológicos como el cambio del estado inmunitario, el cambio de los microbios residentes y la disponibilidad de nutrientes cambian de una relación mutua a una parasitaria, lo que resulta en que el huésped sea propenso a enfermedades orales y sistémicas. ^{[ 95 ]} Las enfermedades sistémicas como la diabetes y las enfermedades cardiovasculares se han correlacionado con una mala salud bucal. ^{[ 99 ]} De particular interés es el papel de los microorganismos orales en las dos principales enfermedades dentales: la caries dental y la enfermedad periodontal . ^{[ 98 ]} La colonización de patógenos en el periodonto causa una respuesta inmunitaria excesiva que resulta en una bolsa periodontal, un espacio profundo entre el diente y la encía. ^{[ 95 ]} Esto actúa como un reservorio protegido rico en sangre con nutrientes para patógenos anaeróbicos. ^{[ 95 ]} Las enfermedades sistémicas en varios sitios del cuerpo pueden ser resultado de la entrada de microbios orales a la sangre al pasar a través del tejido enfermo en las bolsas periodontales y las membranas orales. ^{[ 99 ]}

Una higiene bucal adecuada y constante es el método principal para prevenir enfermedades orales y sistémicas. ^{[ 99 ]} Reduce la densidad de la biopelícula y el crecimiento excesivo de bacterias potencialmente patógenas que causan enfermedades. ^{[ 97 ]} Sin embargo, una higiene bucal adecuada puede no ser suficiente, ya que el microbioma oral, la genética y los cambios en la respuesta inmunitaria influyen en el desarrollo de infecciones crónicas. ^{[ 97 ]} El uso de antibióticos puede tratar infecciones ya propagadas, pero es ineficaz contra las bacterias dentro de las biopelículas. ^{[ 97 ]}

Staphylococcus aureus es una de las principales especies patógenas en la cavidad nasal.

Al igual que la cavidad oral, el sistema respiratorio superior e inferior poseen mecanismos de defensa para eliminar los microbios. Las células caliciformes producen moco que atrapa los microbios y los expulsa del sistema respiratorio mediante células epiteliales ciliadas en constante movimiento. ^{[ 4 ]} Además, el moco nasal genera un efecto bactericida que contiene la enzima lisozima. ^{[ 4 ]} El tracto respiratorio superior e inferior parece tener su propio conjunto de microbiota. ^{[ 100 ]} La microbiota bacteriana pulmonar pertenece a 9 géneros bacterianos principales: Prevotella , Sphingomonas , Pseudomonas , Acinetobacter , Fusobacterium , Megasphaera , Veillonella , Staphylococcus y Streptococcus . Algunas de las bacterias consideradas "biota normal" en el tracto respiratorio pueden causar enfermedades graves, especialmente en individuos inmunocomprometidos; Estos incluyen Streptococcus pyogenes , Haemophilus influenzae , Streptococcus pneumoniae , Neisseria meningitidis y Staphylococcus aureus . Los géneros de hongos que componen el micobioma pulmonar incluyen Candida , Malassezia , Neosartorya , Saccharomyces y Aspergillus , entre otros. ^{[ 46 ]}

En personas con fibrosis quística se observan distribuciones inusuales de géneros bacterianos y fúngicos en el tracto respiratorio . ^{[ 46 ] [ 101 ]} Su flora bacteriana suele contener bacterias resistentes a los antibióticos y de crecimiento lento, y la frecuencia de estos patógenos varía en función de la edad. ^{[ 101 ]}

Tradicionalmente, se consideraba que las vías biliares eran estériles, y la presencia de microorganismos en la bilis era un indicador de un proceso patológico. Esta suposición se confirmó al no poder aislarse cepas bacterianas del conducto biliar normal. En 2013, comenzaron a aparecer estudios que demostraban que la microbiota biliar normal constituye una capa funcional independiente que protege las vías biliares de la colonización por microorganismos exógenos. ^{[ 102 ]}

La presencia de bacterias viables en el torrente sanguíneo puede provocar una fuerte activación inmunitaria, dando lugar a síndromes clínicos que van desde formas relativamente leves de bacteriemia hasta la afección potencialmente mortal conocida como sepsis . La bacteriemia puede ocurrir de forma espontánea o como complicación de procedimientos médicos, incluido el trasplante de hígado . ^{[ 103 ]}

Incluso en ausencia de microorganismos vivos, los productos de degradación bacteriana, en particular fragmentos de ADN microbiano, pueden entrar en la circulación y persistir transitoriamente hasta ser eliminados por filtración renal o degradación enzimática. Esta observación ha dado lugar al concepto de microbioma sanguíneo, que refleja principalmente el ADN microbiano circulante en lugar de bacterias intactas y viables.

Los mecanismos precisos por los cuales el ADN microbiano ingresa al torrente sanguíneo aún no se comprenden completamente, aunque la translocación desde el tracto gastrointestinal se considera una fuente importante, particularmente en el contexto de una función de barrera intestinal alterada, una característica observada en varias enfermedades inflamatorias crónicas. ^{[ 104 ]}

Se han explorado las firmas de ADN microbiano derivadas de la sangre como posibles biomarcadores no invasivos para diversas afecciones, como la diabetes, las enfermedades cardiovasculares y el cáncer. Algunos estudios sugieren que dichas firmas incluso podrían diferenciar entre distintos tipos de cáncer. ^{[ 105 ] [ 106 ]}

A pesar del creciente interés, la existencia y la relevancia biológica de un microbioma sanguíneo diferenciado siguen siendo objeto de debate. Entre las principales preocupaciones se incluyen las limitaciones técnicas en la secuenciación y el análisis bioinformático, así como el alto riesgo de contaminación y artefactos analíticos. ^{[ 107 ] [ 108 ]}

Para abordar estas incertidumbres, se han propuesto estudios de prueba de concepto rigurosamente controlados, prospectivos y multinacionales para determinar cuán representativo es el ADN microbiano circulante del microbioma humano general. ^{[ 109 ]}

Una presencia abrumadora de la bacteria C. difficile conduce a una infección del tracto gastrointestinal, normalmente asociada a una disbiosis de la microbiota que se cree fue causada por la administración de antibióticos. El uso de antibióticos erradica la flora intestinal beneficiosa dentro del tracto gastrointestinal, que normalmente impide que las bacterias patógenas establezcan su predominio. ^{[ 116 ]} El tratamiento tradicional para las infecciones por C. difficile incluye un régimen adicional de antibióticos; sin embargo, las tasas de eficacia promedian entre el 20 y el 30 %. ^{[ 117 ]} Reconociendo la importancia de las bacterias intestinales saludables, los investigadores recurrieron a un procedimiento conocido como trasplante de microbiota fecal (TMF), en el que los pacientes que experimentan enfermedades gastrointestinales, como la infección por C. difficile (ICD), reciben contenido fecal de un individuo sano con la esperanza de restaurar una microbiota intestinal que funcione normalmente. ^{[ 118 ]} El trasplante de microbiota fecal es aproximadamente 85-90 % efectivo en personas con ICD para quienes los antibióticos no han funcionado o en quienes la enfermedad recurre después de los antibióticos. ^{[ 119 ] [ 120 ]} La mayoría de las personas con CDI se recuperan con un tratamiento de FMT. ^{[ 121 ] [ 116 ] [ 122 ]}

Aunque el cáncer es generalmente una enfermedad de la genética del huésped y factores ambientales, los microorganismos están implicados en aproximadamente el 20 % de los cánceres humanos. ^{[ 123 ]} En particular, para los posibles factores en el cáncer de colon , la densidad bacteriana es un millón de veces mayor que en el intestino delgado , y se producen aproximadamente 12 veces más cánceres en el colon que en el intestino delgado, lo que posiblemente establece un papel patogénico para la microbiota en los cánceres de colon y recto . ^{[ 124 ]} La densidad microbiana puede utilizarse como herramienta pronóstica en la evaluación de los cánceres colorrectales. ^{[ 124 ]}

La microbiota puede afectar la carcinogénesis de tres maneras principales: (i) alterando el equilibrio de proliferación y muerte de células tumorales, (ii) regulando la función del sistema inmunitario y (iii) influyendo en el metabolismo de factores producidos por el huésped, alimentos y fármacos. ^{[ 123 ]} Los tumores que surgen en superficies limítrofes, como la piel, la orofaringe y los tractos respiratorio, digestivo y urogenital , albergan una microbiota. La presencia sustancial de microbios en un sitio tumoral no establece asociación ni vínculos causales. En cambio, los microbios pueden encontrar tensión de oxígeno o perfil de nutrientes tumorales favorables. La disminución de poblaciones de microbios específicos o el estrés oxidativo inducido también pueden aumentar los riesgos. ^{[ 123 ] [ 124 ]} De los aproximadamente 10 ³⁰ microbios en la Tierra, diez están designados por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer como carcinógenos humanos. ^{[ 123 ]} Los microbios pueden secretar proteínas u otros factores que impulsan directamente la proliferación celular en el huésped, o pueden regular al alza o a la baja el sistema inmunitario del huésped, incluyendo la inducción de inflamación aguda o crónica de maneras que contribuyen a la carcinogénesis. ^{[ 123 ]}

En cuanto a la relación entre la función inmunitaria y el desarrollo de la inflamación, las barreras de la superficie mucosa están sujetas a riesgos ambientales y deben repararse rápidamente para mantener la homeostasis . La resiliencia comprometida del huésped o la microbiota también reduce la resistencia a la malignidad, posiblemente induciendo inflamación y cáncer. Una vez que se rompen las barreras, los microbios pueden desencadenar programas proinflamatorios o inmunosupresores a través de diversas vías. ^{[ 123 ]} Por ejemplo, los microbios asociados al cáncer parecen activar la señalización NF-κB dentro del microambiente tumoral. Otros receptores de reconocimiento de patrones, como los miembros de la familia de receptores tipo dominio de oligomerización de unión a nucleótidos (NLR) NOD-2 , NLRP3 , NLRP6 y NLRP12 , pueden desempeñar un papel en la mediación del cáncer colorrectal. ^{[ 123 ]} Asimismo, Helicobacter pylori parece aumentar el riesgo de cáncer gástrico, debido a que impulsa una respuesta inflamatoria crónica en el estómago. ^{[ 123 ] [ 124 ]}

La enfermedad inflamatoria intestinal comprende dos enfermedades distintas: la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn, y ambas presentan alteraciones en la microbiota intestinal (también conocidas como disbiosis ). Esta disbiosis se manifiesta como una disminución de la diversidad microbiana en el intestino, ^{[ 125 ] [ 126 ]} y se correlaciona con defectos en los genes del huésped que modifican la respuesta inmunitaria innata en los individuos. ^{[ 125 ]}

En pacientes con síndrome del intestino irritable y otros trastornos gastrointestinales funcionales como la distensión abdominal, los estudios han observado alteraciones en la abundancia de grupos bacterianos específicos. En particular, niveles reducidos de bacterias beneficiosas como Bifidobacterium y Lactobacillus ; niveles aumentados de bacterias potencialmente dañinas como Bacteroides y Proteobacteria . Estas alteraciones microbianas pueden contribuir a: aumento de la permeabilidad intestinal ("intestino permeable"), hipersensibilidad visceral (mayor sensibilidad del intestino a los estímulos), alteración de la motilidad intestinal y activación del sistema inmunitario. ^{[ 127 ] [ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]}

Desde hace tiempo se ha propuesto una relación entre los microorganismos que residen en el tracto gastrointestinal y la salud de la piel. Ya a principios del siglo XX, el consumo oral de levadura de panadería ( Saccharomyces cerevisiae ) se promovía comercialmente como tratamiento para el acné . ^{[ 131 ]}

Estudios científicos posteriores han aportado evidencia que respalda la conexión entre el microbioma intestinal y la piel. En pacientes con psoriasis , se ha observado una disminución de Saccharomyces cerevisiae , la cual ha demostrado ser reversible tras el tratamiento con dimetil fumarato, lo que sugiere un papel de los hongos asociados al intestino en la modulación de la enfermedad. ^{[ 132 ]}

También se han descrito alteraciones en la microbiota intestinal en otras enfermedades inflamatorias de la piel. Por ejemplo, los cambios en la composición microbiana intestinal se correlacionan con la actividad de la enfermedad en la hidradenitis supurativa , lo que respalda el concepto de un eje intestino-piel mediado por la microbiota. ^{[ 133 ]}

La relación intestino-piel se ilustra aún más mediante las manifestaciones extraintestinales de enfermedades inflamatorias intestinales crónicas como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn . En estas afecciones, se ha demostrado que las alteraciones del microbioma intestinal, y en particular la disminución de la bacteria antiinflamatoria Faecalibacterium prausnitzii, se correlacionan con trastornos inflamatorios de la piel, incluida la psoriasis. ^{[ 134 ]}

En conjunto, estas observaciones respaldan el concepto de un eje intestino-piel bidireccional impulsado por la microbiota. Este marco desafía la visión tradicional del intestino y la piel como sistemas orgánicos independientes y sugiere nuevas oportunidades para comprender los mecanismos de las enfermedades y desarrollar estrategias terapéuticas dirigidas a los ecosistemas microbianos para mejorar tanto la salud gastrointestinal como la cutánea. ^{[ 135 ]}

La progresión de la enfermedad por VIH influye en la composición y función de la microbiota intestinal, con diferencias notables entre las poblaciones VIH negativas, VIH positivas y VIH positivas post- TARV . El VIH disminuye la integridad de la función de barrera del epitelio intestinal al afectar las uniones estrechas . Esta alteración permite la translocación a través del epitelio intestinal, lo que se cree que contribuye al aumento de la inflamación observado en personas con VIH. ^{[ 136 ]}

La microbiota vaginal influye en la infectividad del VIH, con un mayor riesgo de infección y transmisión cuando la mujer padece vaginosis bacteriana , una afección caracterizada por un desequilibrio en la flora bacteriana vaginal. ^{[ 137 ]} La mayor infectividad se observa con el aumento de citocinas proinflamatorias y células CCR5+ CD4+ en la vagina. Sin embargo, se observa una disminución de la infectividad con el aumento de los niveles de Lactobacillus vaginal , que promueve un estado antiinflamatorio. ^{[ 136 ]}

Las personas de 100 años o más, llamadas centenarias , poseen un microbioma intestinal distintivo. Este microbioma se caracteriza por estar enriquecido con microorganismos capaces de sintetizar nuevos ácidos biliares secundarios . ^{[ 138 ]} Estos ácidos biliares secundarios incluyen diversas isoformas del ácido litocólico que pueden contribuir a un envejecimiento saludable. ^{[ 138 ]}

Con la muerte, el microbioma del cuerpo vivo colapsa y una composición diferente de microorganismos, denominada necrobioma, se establece como un componente activo importante del complejo proceso de descomposición física. Se cree que sus cambios predecibles a lo largo del tiempo son útiles para ayudar a determinar la hora de la muerte. ^{[ 139 ] [ 140 ]}

El microbioma humano se transmite entre una madre y sus hijos , así como entre personas que viven en el mismo hogar . ^{[ 155 ] [ 156 ]}

La investigación primaria indica que pueden producirse cambios inmediatos en la microbiota cuando una persona migra de un país a otro, como cuando los inmigrantes tailandeses se establecieron en Estados Unidos ^{[ 157 ]} o cuando los latinoamericanos inmigraron a Estados Unidos ^{[ 158 ]} . La pérdida de diversidad de la microbiota fue mayor en individuos obesos y en hijos de inmigrantes ^{[ 157 ] [ 158 ]} .

Un estudio de 2024 sugiere que la microbiota intestinal capaz de digerir la celulosa se puede encontrar en el microbioma humano, y que es menos abundante en las personas que viven en sociedades industrializadas . ^{[ 159 ] [ 160 ]}

El sexoma se refiere a los microbios que quedan en los genitales después de una relación sexual con penetración. En el contexto de la ciencia forense , el sexoma puede ser útil en casos de agresión sexual para la identificación del perpetrador cuando no se dispone de ADN masculino humano. ^{[ 161 ]}