En Mikrobiomik desarrollamos el potencial terapéutico del Microbioma tangibilizado en nuevos medicamentos.

Microbiota y Microbioma

El ser humano es en sí mismo un ecosistema complejo con 100 trillones de bacterias, un cuatrillón de virus, hongos, parásitos, y archaeas que multiplican por 10 el número de células humanas. VER +

C. difficile

En el ser humano, podemos encontrar a esta bacteria como “colonizador”, es decir sin causar enfermedad (asintomáticos), formando parte de nuestra microbiota intestinal. ¿Cuándo y cómo se transforma en patógeno activo? VER +

Trasplante de Microbiota Fecal (TMF)

El Trasplante de Microbiota Fecal fue utilizado por primera vez en 1958, aunque hay evidencias de que ya se empleaba en el siglo IV en China.  VER +

El candidato a TMF

El TMF ha demostrado ser una técnica muy eficaz en la prevención de la aparición de nuevos episodios recurrentes de infección por C. difficile (ICD).  VER +

Microbiota y Microbioma

Hasta no hace mucho, el conocimiento de la microbiota humana era escaso ya que, la mayor parte de los microorganismos que componen la misma, no eran conocidos por su dificultad para ser cultivados. El avance tecnológico, tanto de las herramientas de detección del material genético como de los sistemas de análisis bioinformáticos, ha permitido la caracterización del microbioma en términos tanto de conocer los microorganismos que lo componen como de la proporción en la que se encuentran.

Microbiota

Conjunto de microorganismos que habitan, de manera colectiva, un ecosistema dado.

Microbioma

Colección de todos los genomas (material genético) de los microorganismos de un ecosistema.

“La microbiota intestinal es el foco de investigación en una amplia gama de enfermedades crónicas”

El ser humano es un ecosistema complejo. Se estima que los microorganismos que habitan el cuerpo humano son 100 trillones de bacterias, un cuatrillón de virus, hongos, parásitos, y archaeas. Estos microorganismos serían diez veces más que el número de células humanas y codificarían para 100 veces más genes que nuestro propio genoma.

La mayor parte de estos microorganismos están localizados en nuestro tracto digestivo y son fundamentales en una gran parte de nuestros procesos fisiológicos. La microbiota intestinal normal de un adulto se compone de entre 500 a 1.000 especies distintas de microorganismos, las cuales pertenecen en su mayoría a los filos Bacteroidetes y Firmicutes. En menor proporción se detectan Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Fusobacteria, Cyanobacteria y Spirochaetes, las arqueas, los hongos, los protozoos, los virus y otros microorganismos.

La microbiota cambia con la edad

Recientes estudios indican que la colonización de estos microorganismos comenzaría incluso antes del nacimiento, aunque es durante el parto y poco después, cuando se produce en mayor cantidad. Una vez que comienza la vida extrauterina, distintos factores van modelando su composición. Durante los primeros años, los principales factores que influyen en su composición son: el tipo de parto (cesárea o vía vaginal), el tipo de lactancia (leche materna o leche de fórmula) y la introducción de alimentos sólidos.

Los niños menores de tres años tienen una menor diversidad en su microbiota, sin embargo, en esta etapa de edad, la variabilidad interindividual es mayor que en cualquier otra etapa. A lo largo de la niñez, la composición se va haciendo más estable para, en la preadolescencia, ser similar a la del adulto, aunque persisten las diferencias cualitativas hasta ir alcanzando la edad adulta.

El propio envejecimiento origina una «inmunosenescencia» (declive del sistema inmunitario) y cambios en la composición de la microbiota intestinal observándose, en mayores de 65 años, un incremento de Bacteroidetes y Enterobacteriaceae, a la vez que disminuyen algunas bacterias pertenecientes a las Bifidobacteria y Firmicutes.

Además de los cambios derivados de la edad, el establecimiento y la composición de la microbiota se ve influenciada por diversos factores ambientales, tales como la dieta, estilo de vida, uso de antibióticos y medidas higiénicas. Las poblaciones de distintos países presentan diferencias en la composición de su microbiota intestinal debido a los diferentes antecedentes genéticos, dietas regionales, prácticas culturales y medidas higiénico-sanitarias de cada región.

La microbiota humana presenta un amplio repertorio funcional que va, desde funciones estructurales, metabólicas, protectoras, inmunológicas, hasta participar en la modulación del desarrollo del sistema nervioso.

 

No es sorprendente que, la microbiota, sea el foco de investigación en una amplia gama de enfermedades crónicas, incluyendo el cáncer y enfermedades con componentes inflamatorios, metabólicos, cardiovasculares, autoinmunes, neurológicos y psiquiátricos.

 

Una de las enfermedades en las que el papel del trasplante fecal está más estudiado es la infección recurrente por C. difficile, estando reconocido y recomendado su uso por las principales guías terapéuticas internacionales.

Las funciones de la microbiota humana

La función metabólica de la microbiota  juega un papel clave, llegándose a considerar un «órgano metabólico». La microbiota está involucrada en la síntesis de vitaminas, aminoácidos y neurotransmisores, interviene en la absorción de electrolitos y minerales, regula el metabolismo de los ácidos biliares, fermenta los hidratos de carbono no digeribles y produce ácidos grasos de cadena corta. Todo ello se traduce en recuperación de energía de la dieta.

La microbiota desempeña un papel esencial en el desarrollo del sistema inmunitario. Este efecto es particularmente evidente en el tracto gastrointestinal. La microbiota ejerce un potente efecto defensivo frente a la colonización de patógenos y oportunistas, reforzando la función de barrera intestinal constituida por los enterocitos y el propio mucus que los rodea. Además, contribuye a mejorar la inmunidad innata a través de la regulación de la secreción y producción de péptidos antimicrobianos.

A las alteraciones de la microbiota intestinal y la respuesta adversa del hospedador a estos cambios, se le ha denominado disbiosis. Una de las causas más importantes de disbiosis intestinal es el consumo de antibióticos.

De manera reciente, se han asociado distintas enfermedades con cambios en la microbiota intestinal. La disbiosis de la microbiota intestinal, en combinación con factores genéticos y factores ambientales, puede participar en el desarrollo de distintas enfermedades como la obesidad, dermatitis atópica, asma, enfermedad celíaca, diabetes, enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de intestino irritable, infección por C. difficile, cáncer colorrectal, periodontitis y psoriasis, entre otros.

En este sentido, se está estudiando el uso de prebióticos, probióticos y trasplante fecal como terapias para restaurar el equilibrio de la microbiota intestinal, como una manera de prevenir y/o tratar estas enfermedades.

C. difficile

Clostridium difficile (actualmente renombrado a Clostridioides difficile) es una bacteria que se encuentra diseminada en el medio ambiente.

Las especies de Clostridium son ubicuas en la naturaleza, sus principales hábitats son el suelo, y el tracto intestinal de muchos animales, incluyendo a los humanos. C. difficile tiene dos formas, en su forma vegetativa es altamente sensible a la presencia de oxígeno, mientras que en su forma esporulada es altamente resistente al calor y es capaz de sobrevivir en condiciones extremas.

¿Cómo produce enfermedad?

La bacteria se transmite frecuentemente por contacto con personas infectadas (sintomáticas o asintomáticas) o a través del contacto con objetos contaminados (transmisión fecal-oral). La mayor parte de las células bacterianas son inactivadas en el estómago, sin embargo, las formas esporuladas de la bacteria sobreviven y después germinan a su forma vegetativa en el intestino delgado. La alteración de la microbiota intestinal normal, generalmente causada por antibióticos o agentes antineoplásicos, permite que C. difficile se establezca, penetre la mucosa y se adhiera a la superficie del epitelio intestinal.

La aparición o no de la enfermedad, así como la gravedad de la misma, dependerá de la competencia que ejerce la microbiota intestinal, de los efectos neutralizantes de toxina del resto de la microbiota, de la capacidad toxigénica de la bacteria y sus otros factores de virulencia, y de factores relacionados con el huésped, como la edad o su grado de inmunodeficiencia.

Concretamente, el mecanismo por el que se produce el daño, está mediado por la producción de toxinas. Las bacterias de C. difficile se adhieren a los enterocitos del colon y liberan toxinas (generalmente toxina A y B). Las toxinas alteran la estructura y función de las células, producen una disrupción de las uniones entre células que lleva a una respuesta inflamatoria que, en avanzados estadios, forma las características pseudomembranas.

¿Qué cuadro clínico produce?

C. difficile puede causar una amplia variedad de cuadros clínicos que pueden ir, desde una diarrea leve (manifestación clínica más habitual), colitis o una colitis pseudomembranosa (que es una forma más grave, asociada a la visualización en la endoscopia de pseudomembranas que pueden afectar a cualquier seg­mento de la mucosa del colon o incluso a todo él) hasta una enfermedad grave y fulminante.

La ICD se puede presentar de forma fulminante en aproximadamente un 3% de los pacientes, siendo responsable de la mayoría de las complicaciones graves, que incluyen perforación colónica, íleo prolongado, megacolon tóxico y muerte. Se trata de un síndrome inflamatorio sistémico que puede incluir intenso dolor abdominal difuso o del cuadrante inferior, con o sin diarrea, fiebre elevada, escalofríos, hipotensión, taquipnea y marcada leucocitosis. Se debe tener en cuenta que la diarrea puede no estar presente en pacientes con una ICD severa, cuando produce íleo paralítico. Los pacientes con megacolon tóxico, presentan un colon dilatado con síntomas de toxicidad grave como fiebre, escalofríos, deshidratación y marcada leucocitosis. La mortalidad asociada al megacolon tóxico es alta, llegando incluso a alcanzar tasas del 38%.

¿Qué es la infección recurrente por C. difficile o R-ICD?

Aunque no existe una definición universalmente aceptada de infección recurrente por ICD (R-ICD), una de las más utilizadas es la aparición de un nuevo episodio de ICD en un paciente con un episodio previo de ICD tratado y curado en las 8 semanas previas.

La R-ICD ocurre entre un 15% hasta un 40% de los casos y puede aparecer días o semanas después de finalizado el tratamiento, y la clínica puede ser similar o más grave que la del episodio inicial. Se ha demostrado que la R-ICD induce un aumento del padecimiento del paciente y un incremento de la estancia hospitalaria, con el consiguiente aumento del coste hospitalario. Además, los pacientes con R-ICD pueden servir como reservorio de la infección que puede llegar a producir, casos secundarios en otras personas vulnerables.

Los factores de riesgo más frecuentes que se han descrito para el desarrollo de R-ICD son el uso continuo de antibióticos predisponentes de ICD, edad avanzada, hipoalbuminemia, diabetes mellitus y uso de antiácidos.  Además, la presencia de una recurrencia hace ya más probable la aparición de otras nuevas R-ICD.

Tanto la alteración de la microbiota intestinal que permite la proliferación de C. difficile y la producción de sus toxinas, como la incapacidad para producir una respuesta inmune adecuada, se relacionan con elevadas tasas de R-ICD.

¿Cómo se diagnostica?

El diagnóstico de la ICD (y la R-ICD) se hace en función del cuadro clínico y de la detección de las toxinas de este microorganismo o, menos frecuentemente, en relación a los hallazgos de la colonoscopia. El diagnóstico siempre debe realizarse lo más rápidamente posible, para que se pueda tratar cuanto antes al paciente y para instaurar medidas de aislamiento  ya que, la capacidad de formar esporas de C. difficile, lo convierten en un pa­tógeno muy transmisible.

La muestra de laboratorio adecuada para el diagnóstico de ICD son las heces diarreica que deben ser entregadas rápidamente al laboratorio. Excepto en raras ocasiones, en las que un paciente tiene <<íleo>> (interrupción aguda del tránsito intestinal) sin diarrea, las muestras en hisopo de exudados rectales son aceptables. El procesamiento de una sola muestra de un paciente al inicio de un episodio sintomático, generalmente es suficiente. No es necesario realizar pruebas microbiológicas para confirmar que el paciente se ha curado, si ya no presenta síntomas.

¿Cómo se trata?

Para el tratamiento de la ICD debe valorarse, en primer lu­gar, si es posible la retirada de los antibióticos que favorecieron el sobrecreci­miento de esta bacteria, en el caso de estar en uso.

Una vez evaluado el paciente, en función de la gravedad y del riesgo de recurrencia se recomienda lo siguiente:

Para los casos leves, hasta hace muy poco, se recomendaba el uso de metronidazol. Esta recomendación ha sido retirada recientemente por la Asociación Americana de Enfermedades Infecciosas. Las guías de tratamiento, más actuales, recomiendan en los casos iniciales, el uso de vancomicina por vía oral durante 10 días o fidaxomicina por vía oral durante 10 días. De manera alternativa y solo en casos leves, si los anteriores fármacos no están disponibles puede emplearse metronidazol.

El primer episodio de recurrencia, puede tratarse con vancomicina en régimen prolongado y en pauta descendente (conocido como tapering) o fidaxomicina durante 10 días. En pacientes que ya hayan recurrido previamente, además de los antibióticos anteriores, el trasplante fecal ha demostrado ser una opción muy eficaz y se recomienda su uso en esta situación por parte de las principales guías internacionales de tratamiento de la ICD.

Recientemente se ha aprobado el uso de un anticuerpo monoclonal Bezlotoxumab para la prevención de la R-ICD en pacientes adultos. El gran inconveniente de este tratamiento es su elevado coste y que su administración es únicamente por vía intravenosa.

En el ser humano, podemos encontrar a esta bacteria como “colonizador”, es decir sin causar enfermedad (asintomáticos), formando parte de nuestra microbiota intestinal. C. difficile coloniza más de un 50% de niños durante sus primeros meses de vida, permaneciendo éstos asintomáticos a pesar de la presencia de grandes cantidades de toxina. Cuando la microbiota madura, la población de C. difficile disminuye, hasta que prácticamente no se encuentra en adultos (3-5%). El patógeno no puede establecerse en el intestino si la microbiota endógena está mantenida. En los pacientes hospitalizados esta tasa de colonización se incrementa hasta un 25-30%.

Es el principal patógeno responsable de la diarrea adquirida en pacientes hospitalizados, entidad conocida como infección por C. difficile (ICD), y es el responsable del 20% de los casos de diarrea y colitis asociada al uso de antibióticos. La incidencia de la ICD ha ido en aumento, tanto en pacientes hospitalizados como en la comunidad. Esto se debe en parte a la aparición de cepas hipervirulentas, pero también a la mejora en los métodos diagnósticos y al uso a veces “no racional” de antibióticos.

Trasplante de Microbiota Fecal
TMF

El TMF consiste en la trasferencia de microbiota intestinal a través de materia fecal de un donante sano al tracto gastrointestinal de un receptor enfermo, con el fin de restablecer el equilibrio de la microbiota intestinal.

El TMF fue utilizado por primera vez en humanos, para tratar la colitis pseudomembranosa (entidad producida por la bacteria C. difficile) en Denver (1958), Estados Unidos. Se han encontrado evidencias de que este tipo de tratamiento se empleaba ya en humanos, en el siglo IV en China, además de ser un tratamiento empleado en veterinaria, conocido como “transfaunación”.

Más recientemente, este procedimiento se ha realizado en diversos países, fundamentalmente para el tratamiento de la infección recurrente por C. difficile, aunque también en la enfermedad inflamatoria intestinal, otros trastornos gastrointestinales e incluso no gastrointestinales como la diabetes.

El TMF ha demostrado en múltiples ensayos clínicos ser un procedimiento seguro y con una gran eficacia para el tratamiento de la infección recurrente por C. difficile. Uno de los ensayos más conocidos ha sido el publicado por Van Nood y colaboradores en la prestigiosa revista científica New England Journal of Medicine, en el que se demostró que el TMF era significativamente más eficaz que la vancomicina (tratamiento antibiótico estándar) para el tratamiento de la infeccion por C. difficile recurrente con una tasa de resolución global del 94%.

¿Cómo se lleva a cabo el TMF?

Primero, hay que considerar que el paciente (receptor del TMF) sea un candidato apropiado. En general, se considera contraindicado el TMF en pacientes con graves comorbilidades o en aquellos pacientes que están inmunodeprimidos, a pesar de lo cual, algunos pacientes con estas características han sido tratados con buenos resultados. Para más detalles ver la sección “El candidato a TMF”.

Así mismo, hay que realizar una estricta selección del donante de heces mediante la utilización de cuestionarios similares a los utilizados para la donación de sangre. De esta manera se comprueba que el donante no presente ninguno de los siguientes antecedentes: recepción de vacunas vivas en los tres meses previos a la donación, tratamiento con quimioterapia en los últimos tres meses, factores de riesgo para adquirir HIV, sífilis, hepatitis B, hepatitis C, priones o cualquier enfermedad neurológica, cáncer activo o enfermedad autoinmune, receptor de trasfusiones de sangre en otro país que no sea España en los últimos 6 meses, presencia de enfermedad gastrointestinal (enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de colon irritable, estreñimiento o diarrea crónica) , uso de antibióticos o cualquier agente inmunosupresor sistémico en los tres meses previos a la donación.

Además se realizan numerosas pruebas en muestras de suero y heces del donante para descartar la presencia de enfermedades infecciosas.

Una vez seleccionado el donante idóneo, sus heces se someten a un procesamiento con el fin de concentrar las bacterias presentes en la muestra y eliminar las impurezas de la muestra, habitualmente mediante un proceso de dilución y homogenización, seguidos de filtración y concentración. A partir de esta solución, se somete a un segundo procesamiento para acomodarlo según la vía de administración.

El tipo de administración más frecuentemente utilizada es mediante colonoscopia, aunque también se realiza mediante sonda gastrointestinal o enemas y de manera más reciente en cápsulas orales.

Recientes investigaciones han demostrado que el TMF no perdía eficacia utilizando preparaciones estandarizadas de heces congeladas, lo que ha permitido el desarrollo de los llamados “bancos de heces”. En España, uno de los primeros centros en disponer de banco de heces para trasplante fecal es el Hospital General Gregorio Marañón de Madrid, centro que también dispone de TMF en cápsulas orales.

En 2014, investigadores del Massachusetts General Hospital demostraron que el TMF administrado en cápsulas es igual de eficaz que el administrado por otras vías. Con estos recientes avances el TMF quizás pueda convertirse en una opción terapéutica de uso generalizado más friendly de cara a su administración al paciente con Clostridium difficile recurrente.

¿Cómo se prepara al paciente receptor antes de un TMF?

Antes de recibir el TMF, el paciente debe discontinuar tratamiento antibiótico u otros tratamientos que pudiesen interferir en la acción del TMF, un mínimo de 24-48 horas antes de recibir el TMF.

El paciente debe realizar una cena ligera la noche de antes del TMF y estar en ayunas antes de recibir el TMF en el día designado. Previo al trasplante, es recomendable efectuar una analítica en sangre.

En el caso de administración por cápsulas, no es necesario ninguna preparación adicional a las anteriores recomendaciones. Si se administra a través de colonoscopia el paciente puede tener que realizar además una preparación evacuante para la misma. En el caso de administración por sonda nasogástrica, nasoduodenal o nasoyeyunal, se debe realizar una radiografía para asegurar la correcta colocación de la sonda.

¿Cómo es la recuperación tras un TMF?

La recuperación del TMF es generalmente completa tras unas horas del procedimiento. La mayoría de los pacientes regresan a su actividad y dieta normal en ese periodo de tiempo.

Dependiendo de la vía de administración, algunos pacientes pueden presentar dolor abdominal y calambres transitorios (1-3 días), hinchazón, gases, alteración del hábito intestinal (estreñimiento más que diarrea) y fiebre de bajo grado por no más de 12 a 24 horas.

En general, si el TMF ha sido administrado a través de cápsulas, la mayoría de pacientes presentan menos molestias que a través de otras vías de administración como la colonoscopia o la sonda nasogástrica.

En 2014, investigadores del Massachusetts General Hospital demostraron que el TMF administrado en cápsulas es igual de eficaz que el administrado por otras vías (ver estudio). Con estos recientes avances, el TMF quizás pueda convertirse en una opción terapéutica de uso generalizado.

El candidato a TMF

El TMF ha demostrado ser una técnica muy eficaz en la prevención de la aparición de nuevos episodios recurrentes de infección por C. difficile (ICD).

La mayor parte de las guías internacionales de diversas especialidades relacionadas con la ICD como la Asociación Americana de Gastroenterología y la Sociedad Americana de Enfermedades Infecciosas así como la Sociedad Europea de Microbiología Clínica y Enfermedades Infecciosas, recomiendan la utilización de TMF en el caso de presentar múltiples recurrencias de ICD.

Existen numerosas patologías en las que el uso de TMF se está evaluando por el posible beneficio, tales como la enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes, obesidad, autismo, síndrome de fatiga crónica, esclerosis múltiple, fibromialgia, síndrome metabólico, Parkinson o púrpura trombocitopénica idiopática.  En la actualidad, su uso para estas patologías no está todavía reconocido.

A pesar de ser una técnica segura, el TMF puede estar contraindicado en las siguientes situaciones:
  • Pacientes con enteritis activas por Enterobacterias.
  • Pacientes con trastornos inmunes hereditarios/primarios.
  • Pacientes inmunodeficiente o inmunosuprimido debido a una condición médica o medicación.
  • Pacientes con infección por VIH.
  • Pacientes con actual o reciente (<3 meses) tratamiento con agentes antineoplásicos o cualquier medicación inmunosupresora incluyendo, pero no limitado a, anticuerpos monoclonales frente a células B y T, agentes anti-TNF, antimetabolitos (azatioprina, 6-mercaptopurina), inhibidores de la calcineurina (tacrolimus, ciclosporina), y micofenolato de mofetilo.
  • Pacientes con antecedentes de alergia grave (anafiláctica) a alimentos.
  • Pacientes con una clasificación del estado físico de IV y V según la Sociedad Americana de Anestesistas.
  • Pacientes con una enfermedad aguda o fiebre en el día planeado para la FMT.
Con la incorporación de nuevas formulaciones como el TMF en cápsula, su beneficio puede extenderse a más personas.

En este caso, se tendrá en cuenta también las siguientes contraindicaciones:

  • Gastroparesia (alteración del vaciado gástrico).
  • Aspiración crónica conocida.
  • Disfunción al tragar.

No obstante, el médico responsable deberá evaluar cada caso de manera individual y valorar el beneficio-riesgo en cada caso.