Microbiota Pulmonar: el Eje Intestino-Pulmón

Con una superficie de 75 metros cuadrados y una exposición directa al ambiente, los pulmones se encuentran entre los sitios más expuestos a la llegada de bacterias, virus y hongos. En el pasado, los estudios subrayaron la esterilidad absoluta, en condiciones no patológicas, de nuestro árbol respiratorio pero, de forma más reciente, gracias a la invención de las técnicas de secuenciación genómica, se ha puesto en discusión esa “esterilidad” de nuestro aparato respiratorio, lo que ha llevado a reconocer la existencia de una microbiota pulmonar activa y vital. En este artículo analizaremos el eje intestino-pulmón y la microbiota pulmonar.

La investigación del ADN bacteriano en el líquido de lavado broncoalveolar ha permitido que se tipifique de manera detallada la comunidad bacteriana, viral y fúngica de tipo residencial que está presente en cada una de las microáreas de nuestro aparato respiratorio.

Composición de la microbiota respiratoria

En el aparato respiratorio de un sujeto sano habita una microbiota caracterizada por una biodiversidad bacteriana específica, compuesta por cerca de 200 genomas bacterianos por centímetro cuadrado. Las familias bacterianas que lo conforman son:

1. Pseudomonas
2. Streptococcus
3. Prevotella
4. Fusobacteria
5. Veillonella

Del mismo modo que sucede con el ambiente intestinal, los pulmones no pueden ser considerados como un “hábitat estándar”, porque en realidad están constituidos por un microambiente en el que las:

• Diferencias de temperatura
• pH
• Producción de moco,
• Especialización epitelial
• Concentración de oxígeno
• Disponibilidad de las sustancias nutritivas

tienen la capacidad de influir en la variedad y el tipo de microorganismos presentes.

Disbiosis respiratoria, una alteración de la microbiota pulmonar

Los virus y los alérgenos pueden provocar la inflamación de las vías aéreas con la activación de macrófagos alveolares, neutrófilos, eosinófilos, células dendríticas y linfocitos, alterando así las condiciones de crecimiento de la microbiota de las vías aéreas. Estas condiciones de crecimiento alteradas acaban por generar una microbiota alterada, que promueve una inflamación.

Pueden alterar significativamente la microbiota pulmonar los siguientes factores:

• Uso de fármacos antiinflamatorios y de antibióticos
• Exposición al humo del tabaco, a los alérgenos y a los contaminantes ambientales

Tal cambio en ella puede provocar resistencia, alterando la resiliencia e instaurando una microbiota alterada permanentemente. Es decir, creando un estado de disbiosis respiratoria.

¿Cuándo se coloniza la microbiota pulmonar?

En el pasado, se pensaba que los pulmones fetales eran estériles y que la adquisición de una comunidad microbiana en los pulmones se realizaba a través de una colonización que se producía en el inmediato período postparto. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que esa colonización bacteriana de las vías aéreas ya se detecta en el nacimiento, sugiriendo un origen prenatal de la misma.

Los estudios confirman que existe un pasaje de especies bacterianas durante el embarazo de la madre al ambiente fetoplacentario. Desde el nacimiento y durante toda la vida, existe una estrecha correlación entre la composición de la microbiota intestinal y de la microbiota pulmonar y es conocido que una modificación de la dieta del neonato (lactancia materna vs alimentación artificial) influencia la composición de su microbiota pulmonar.

Eje intestino-pulmón: una comunicación bidireccional

El intestino y los pulmones son anatómicamente distintos, pero la potencial comunicación anatómica y las complejas vías que involucran a las respectivas microbiotas, han reforzado la idea de la existencia de un eje intestino-pulmón (Gut-lung axis), de una comunicación bidireccional entre el intestino y los pulmones, siendo capaces de influirse el uno al otro.

Patologías en las que influye el eje intestino- pulmón

Las alteraciones de la biodiversidad bacteriana intestinal o su empobrecimiento conducen a una respuesta inmunitaria deteriorada, con consecuente mayor riesgo de infección pulmonar, patologías respiratorias o inflamación mucosal. Algunas formas de exacerbación crónica de las enfermedades pulmonares podrían ser debidas a la translocación y/o al crecimiento excesivo de bacterias en el intestino.

Estudios recientes han demostrado que la toma de antibióticos y su consecuente reducción de algunas de las especies de la microbiota intestinal influye en la aparición de enfermedades pulmonares o de patologías alérgicas.

Por otro lado la alteración de la comunidad microbiana pulmonar influye en la composición de la microbiota intestinal. Por ejemplo, en las infecciones por el virus de la gripe aumentan las Enterobacteriaceae y se reducen los lactobacilos de la microbiota intestinal.

EPOC, asma alérgica y fibrosis quística son las patologías en las cuales se ha evidenciado no solo una alteración significativa de la microbiota respiratoria, sino también de la microbiota intestinal.

EPOC

En los pacientes con EPOC, la alteración de la microbiota respiratoria está relacionada con el proceso inflamatorio, con un mayor riesgo de reagudización y de aumento de la gravedad de la enfermedad.

La biodiversidad bacteriana pulmonar está más empobrecida en los pacientes fumadores afectados de EPOC. El estado de disbiosis respiratorio que se encuentra en los pacientes con EPOC puede representar «terreno fértil» para la aparición de especies bacterianas responsables de la exacerbación de la patología. En particular, durante la fase de reagudización aparece una alteración significativa de la biodiversidad bacteriana pulmonar caracterizada por un incremento de las Proteobacterias.

Virus y hongos en EPOC

Cerca del 50% de las agudizaciones de la enfermedad están correlacionadas con la aparición de infecciones bacterianas (Streptococcus, Haemophilus influenzae y Moraxella catarrhalis) y los estudios también nos confirman el potencial papel que ejercen los virus y los hongos.

En los pacientes con infección viral aparece un aumento de, por lo menos, seis veces de la concentración de Proteobacterias. El uso excesivo de antibióticos en pacientes con EPOC puede ser responsable del sobrecrecimiento fúngico, contribuyendo a una alteración de la microbiota pulmonar y, por lo tanto, exacerbando la carga inflamatoria crónica de los pacientes.

ASMA

En el asma, también se referencia un cambio en la composición microbiana del árbol respiratorio y de la microbiota intestinal. Se ha demostrado que la baja diversidad microbiótica en el colon durante los primeros meses de vida está relacionada al desarrollo de asma bronquial a la edad de siete años.

La reducción de Bifidobacterias y el aumento del número de Clostridia en el colon durante los primeros años de vida está relacionada con el asma bronquial. La exposición a los microbios, especialmente en el período postnatal, es un factor determinante para la maduración inmunitaria y la protección frente a las enfermedades alérgicas crónicas.

En los niños, la reducción de la diversidad microbiana en el intestino durante la primera fase de la vida está asociada a un aumento del riesgo de asma. Los repetidos tratamientos antibióticos tienen un importante impacto negativo en la diversidad de la microbiota del niño, lo que se asocia con el desarrollo más adelante de un fenotipo asmático.

Bifidobacterias en Asma

La asunción por parte de la madre durante el embarazo y en la fase de lactancia de cepas bacterianas probióticas específicas, en particular de bifidobacterias, puede reducir al menos al 50% la incidencia de dermatitis y de eczemas atópicos en los neonatos con alto riesgo de alergias durante los primeros dos años de vida.

Como se explica en la guía de la World Allergy Organization del 2015 (World Allergy Organization-McMaster University Guidelines for Allergic Disease Prevention, GLAD-P), los eczemas en los niños en riesgo se pueden prevenir con la suministración a la madre de específicas cepas de probióticos, bifidobacterias en particular, prosiguiendo después durante la lactancia y el destete del neonato, suministrándole estas cepas también a él durante todo el primer año de vida.

Recordar que la producción natural de inmunoglobulina por parte de las bacterias, ayuda al refuerzo de la actividad de la mucosa intestinal y a la maduración de las funciones inmunitarias. La suplementación con bacterias probióticas está también fuertemente recomendada en los neonatos alimentados con leche de fórmula o en polvo.

FIBROSIS QUÍSTICA (FQ)

Otra patología pulmonar, en la cual se ha evidenciado una alteración significativa de la microbiota respiratoria es la fibrosis quística. El aumento de la producción de moco característica de esta patología es capaz de crear en el tiempo un nicho ecológico específico caracterizado por un alto crecimiento de algunas especies bacterianas respecto a otras, determinando un estado de disbiosis respiratoria y una consecuente carga inflamatoria mucosal crónica.

Cuanto mayor sea el número de los tratamientos antibióticos a los cuales han estado expuestos los pacientes afectados de FQ, menor será la biodiversidad bacteriana pulmonar. En concreto, se observa un aumento significativo de los Firmicutes y una reducción de los Bacteroidetes.

Los pacientes afectados de FQ muestran no solo una alteración de la diversidad bacteriana pulmonar, si no también de la intestinal. En particular, se evidencia una reducción significativa de Faecalobacterium, Roseburia y Bifidobacterium, considerados como los marcadores de una microbiota intestinal sana.

Reducción de bifidobacterias en FQ

Una reducción total del las bifidobacterias en niños con FQ podría provocar síntomas extra intestinales, como inflamaciones respiratorias y mayor posibilidad de contraer infecciones.

Lo observado por los investigadores nos permite esbozar la necesidad de integrar bifidobacterias específicas para poder corregir el estado de disbiosis característico de estos pacientes. Además de presentar una disbiosis pulmonar e intestinal, en el 50% de estos pacientes con FQ se revela un sobrecrecimiento bacteriano patógeno en el intestino delgado (SIBO), que se determina por un resultado positivo del Breath-Test aspirado de lactulosa, y que por ello presentan síntomas como diarrea, distensión abdominal, flatulencia, esteatorrea, anemia macrocítica y pérdida de peso.

Además, cerca del 20% de los pacientes con FQ presentan obstrucción intestinal y entre el 26 y el 46% sufren estreñimiento crónico y  pseudo-obstrucción intestinal crónica de bajo grado.

El papel de los metabolitos: ácidos grasos de cadena corta (AGCC)

La microbiota intestinal influye en la microbiota respiratoria y en la respuesta inmunitaria, no solo a través del pasaje directo de bacterias, sino también a través de los productos del metabolismo: AGCC, capaces de influir en la biodiversidad bacteriana pulmonar, en el trofismo y en la carga inflamatoria de la mucosa respiratoria.

Los metabolitos producidos por la microbiota intestinal, en particular el ácido butírico, entran en el corriente circulatorio sistémico a través del sistema linfático intestinal, modulando la respuesta inmunitaria pulmonar. Los AGCC actúan directamente sobre las células epiteliales e inmunitarias, contribuyendo a un potente efecto antiinflamatorio a nivel intestinal y pulmonar.

Está demostrado que los AGCC modulan la actividad de NFkB y reducen la producción de TNF- α. Los AGCC han demostrado reducir la carga inflamatoria y el nivel de eosinófilos, con la consecuente reducción de la broncoconstricción. Una dieta con bajo contenido en fibra ha demostrado reducir la adecuada producción de AGCC y una mayor prevalencia de las reacciones alérgicas en el tracto respiratorio.

Conclusión

Por tanto, nutrir nuestra microbiota intestinal con fibra prebiótica y corregir el estado de disbiosis intestinal, integrando cepas bacterianas probióticas específicas en los pacientes afectados por problemas respiratorios puede probablemente ser útil para corregir el estado de disbiosis respiratoria y reducir el consecuente proceso inflamatorio crónico característico de algunas condiciones clínicas, como la EPOC, el asma o la fibrosis quística.