Homo sapiens viscera microbiota: una diana para el control de la COVID-19

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Homo sapiens viscera microbiota: una diana para el control de la COVID-19

José de la Fuente

SaBio. Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos IREC-CSIC-UCLM-JCCM, Ronda de Toledo s/n, 13005 Ciudad Real, España. Department of Veterinary Pathobiology, Center for Veterinary Health Sciences, Oklahoma State University, Stillwater, OK 74078, USA

Las transiciones epidemiológicas en la historia de la humanidad

El hombre siempre ha estado expuesto a epidemias causadas por microorganismos. Cuando el hombre comenzó a practicar la agricultura, se produjo la primera transición epidemiológica (1). Los grupos humanos abandonaron la vida nómada y comenzaron a modificar la naturaleza y entraron en contacto con agentes transmisores de nuevos patógenos como el tifus (Rickettsia prowazekii). El desarrollo de las sociedades clasistas y racistas, la aparición del comercio y el incremento en la producción agrícola y la domesticación animal, hicieron que crecieran las poblaciones y se relacionaran los grupos humanos entre sí y con nuevas especies vegetales y animales. Ello llevó a la aparición de grandes epidemias como la de influenza ocurrida en 1918, que causó la muerte a millones de personas en pocos meses (1). Desde entonces el hombre y los parásitos han evolucionado en su mutua relación. En algunos casos el hombre se ha vuelto más resistente y el parásito menos virulento, garantizándose así la supervivencia de ambos, ya sea por beneficio mutuo (mutualismo) o por beneficio de uno de ellos sin daño al otro (comensalismo). La segunda transición epidemiológica se produjo cuando en los años 70 el hombre parecía haber controlado las enfermedades infecciosas y se centró en la lucha contra el cáncer, las enfermedades cardiovasculares o neurodegenerativas y la obesidad entre otras afecciones (1). No obstante, con la globalización del comercio, las relaciones internacionales y la destrucción de los ecosistemas se ha producido la tercera transición epidemiológica marcada por la aparición de enfermedades reemergentes y emergentes como la Neuropatía Epidémica Tropical y la COVID-19 que están revirtiendo, en alguna medida, los efectos de la segunda transición epidemiológica (2). Múltiples factores afectan a las transiciones epidemiológicas, pero entre ellos la alimentación y su efecto sobre la composición del microbiota intestinal pueden jugar un papel fundamental.

Neuropatía Epidémica: lecciones del pasado

La pandemia de la COVID-19, causada por el SARS-CoV-2, me recuerda a la Neuropatía Epidémica (NE) que se vivió en Cuba entre 1991 y 1993. Con la caída del muro de Berlín y la desaparición de la URSS el país entró en una crisis de abastecimiento de alimentos y productos sanitarios entre otros. La NE se caracterizó por afecciones al sistema nervioso central y periférico con manifestaciones ópticas severas y que afectó a unas 50,000 personas (3). Inicialmente se dio a la epidemia un origen toxico-nutricional (3). Sin embargo, los investigadores de diferentes grupos aislamos del líquido cefalorraquídeo de hasta un 93% de los casos de NE un virus tipo enterovirus (virus ARN monocatenario positivo) con cuasiespecies con modificaciones en las proteínas estructurales que se asociaron con diferentes sintomatologías (4-7). La incidencia de la epidemia decreció con la administración de polivitaminas a la población (4).  Estos resultados nos llevaron a proponer que la NE tuvo una etiología nutro-viral en la que las deficiencias nutricionales y el estrés oxidativo hicieron a la población más susceptible a desarrollar patologías después de la infección con cuasiespecies de enterovirus con propiedades biológicas alteradas (4, 8). De esta forma, la relación entre el estado nutricional de la población y la evolución del virus están detrás de las NE reportadas en Cuba y también en otros países tropicales (8, 9). Entonces teníamos poca información sobre el microbiota intestinal y su efecto sobre la respuesta inmune, pero seguro puede haber jugado un papel en el desarrollo de esta epidemia.

COVID-19: lecciones para el presente y el futuro

A día 22 de mayo de 2020, se han reportado a nivel mundial más de 5 millones de casos de COVID-19 con más de 332 mil muertes, y posiblemente estos números estén subestimados (https://www.ecdc.europa.eu/en/geographical-distribution-2019-ncov-cases). Todos los estudios realizados apuntan a la influencia de diferentes factores en la prevalencia y curso de la enfermedad. Uno de esos factores es la alimentación y el estado nutricional de los individuos, que afectan particularmente a poblaciones con acceso limitado a esos recursos (10, 11). La malnutrición ha sido identificada como un factor de riesgo para la COVID-19, un riesgo que está relacionado también con la edad avanzada (12). En consecuencia, se han propuesto protocolos personalizados de alimentación combinados con suplementos orales o enterales/parenterales (12). Estas intervenciones no sólo ayudan a alcanzar los requerimientos proteicos y energéticos exigidos por la COVID-19, sino que también pueden contribuir a la mejora del microbiota intestinal y pulmonar (13).

El microbiota intestinal está compuesto por múltiples microorganismos y puede ser afectado por los virus respiratorios como el SARS-CoV-2 (13, 14). Junto con factores ambientales y genéticos, la dieta tiene un papel esencial en la composición del microbiota intestinal.  El microbiota intestinal interactúa con el hospedador e influye sobre la respuesta inmune (13, 15, 16). En consecuencia, su mejora mediante la nutrición personalizada y la aplicación de prebióticos y probióticos pueden contribuir a reducir el efecto de la COVID-19, particularmente en pacientes de avanzada edad, inmunocomprometidos o con malnutrición (13, 15, 17, 18).  La inmunización con el glican alfa-Gal ha demostrado en modelos animales su eficacia para el control de enfermedades como la malaria y la tuberculosis con una alta incidencia a nivel mundial (19, 20). Probióticos basados en bacterias con alto contenido de alfa-Gal pueden contribuir a mitigar los síntomas de la enfermedad mediante la estimulación del sistema inmune y la interferencia directa con el virus y con patógenos que contienen esta modificación (21, 22). Estas intervenciones tienen un bajo coste y son fáciles de administrar, de modo que pueden contribuir a mitigar los efectos de la COVID-19 y otras enfermedades infecciosas en regiones con problemas de nutrición y con poco acceso a los sistemas sanitarios.

La mejora de la dieta junto con la aplicación de formulaciones con prebióticos o probióticos pueden combinarse con otros tratamientos incluido vacunas para ayudar al control de la COVID-19. La mejor caracterización del microbiota intestinal y pulmonar en pacientes con la COVID-19 en diferentes estadios de la enfermedad y sintomatología y el estudio de los mecanismos involucrados en la interacción entre el microbiota y el SARS-CoV-2 se puede utilizar para un mejor diseño de los protocolos personalizados de alimentación combinados con prebióticos o probióticos para contribuir al control de esta pandemia y otras enfermedades infecciosas.

Referencias

1. Armelagos GJ. The viral superhighway. The Sciences 1998;1:24-9. https://doi.org/10.1002/j.2326-1951.1998.tb03354.x

2. de la Fuente J, Rodríguez MP, Berlanga J, Hayes O. The nutritional-viral etiology of epidemic neuropathy. Rev Cubana Med Trop. 1998;50 Suppl:235-40.

3. The Cuba Neuropathy Field Investigation Team. Epidemic optic neuropathy in Cuba – clinical characterization and risk factors. N. Engl. J. Med. 1995;333:1176-82. doi:10.1056/NEJM199511023331803

4. Rodríguez MP, Alvarez R, García del Barco D, Falcón V, de la Rosa MC, de la Fuente J. Characterization of virus isolated from the cerebrospinal fluid of patients with epidemic neuropathy. Ann. Trop. Med. Parasitol. 1998;92:97-105.

5. de la Fuente J. A unified hypothesis for the etiology of epidemic neuropathy. Intervirology 1999;42:271-2. doi:10.1159/000024987

6. Rodríguez MP, Alvarez R, del Barco DG, Falcón V, de la Rosa MC, de la Fuente J. Characterization of a virus isolated from the cerebrospinal fluid of patients with epidemic neuropathy. Ann. Trop. Med. Parasitol. 1998;92(1):97‐105.

7. de la Fuente J, Hidalgo Y, Ochagavia ME, Muzio V, Rodríguez MP. Analysis of enterovirus sequences recovered from the cerebrospinal fluid of patients with Epidemic Neuropathy. Ann. Trop. Med. Parasitol. 1999;93:153-61. https://doi.org/10.1080/00034983.1999.11813405

8. de la Fuente J, Rodríguez MP. On the etiology of tropical epidemic neuropathies. Emerg. Infect. Dis. 1999;5:311-2. doi:10.3201/eid0502.990231

9. Dolin PJ, Mohamed AA, Plant GT. Epidemic of bilateral optic neuropathy in Dar es Salaam, Tanzania. N. Engl. J. Med. 1998;338:1547-8. doi:10.1056/NEJM199805213382115

10. Díaz de León-Martínez L, de la Sierra-de la Vega L, Palacios-Ramírez A, Rodriguez-Aguilar M, Flores-Ramírez R. Critical review of social, environmental and health risk factors in the Mexican indigenous population and their capacity to respond to the COVID-19 [published online ahead of print, 2020 May 12]. Sci Total Environ. 2020;733:139357. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139357

11. Tackle coronavirus in vulnerable communities. Nature. 2020;581(7808):239‐240. doi:10.1038/d41586-020-01440-3

12. Brugliera L, Spina A, Castellazzi P, Cimino P, Arcuri P, Negro A, Houdayer E, Alemanno F, Giordani A, Mortini P, Iannaccone S. Nutritional management of COVID-19 patients in a rehabilitation unit. Eur J Clin Nutr. 2020 May 20. doi: 10.1038/s41430-020-0664-x. 

13. Dhar D, Mohanty A. Gut microbiota and Covid-19- possible link and implications. Virus Res. 2020;285:198018. doi:10.1016/j.virusres.2020.198018

14. Gill SR, Pop M, Deboy RT, Eckburg PB, Turnbaugh PJ, Samuel BS, Gordon JI, Relman DA, Fraser-Liggett CM, Nelson KE. Metagenomic analysis of the human distal gut microbiome. Science. 2006;312(5778):1355-9. doi: 10.1126/science.1124234.

15. Negi S, Das DK, Pahari S, Nadeem S, Agrewala JN. Potential Role of Gut Microbiota in Induction and Regulation of Innate Immune Memory. Front Immunol. 2019;10:2441. Published 2019 Oct 25. doi:10.3389/fimmu.2019.02441

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17. Di Pierro F. A possible probiotic (S. salivarius K12) approach to improve oral and lung microbiotas and raise defenses against SARS-CoV-2. Minerva Med. 2020 Apr 7. doi: 10.23736/S0026-4806.20.06570-2

18. Patricia Matey. La ciencia cree que este si es el mejor escudo contra el coronavirus. El Confidencial. Alimente 06/05/2020. https://www.alimente.elconfidencial.com/bienestar/2020-05-06/microbiota-clave-lucha-coronavirus-covid-19_2580244/

19. Yilmaz B, Portugal S, Tran TM, Gozzelino R, Ramos S, Gomes J, Regalado A, Cowan PJ, d’Apice AJ, Chong AS, Doumbo OK, Traore B, Crompton PD, Silveira H, Soares MP. Gut microbiota elicits a protective immune response against malaria transmission. Cell. 2014;159:1277-89. doi: 10.1016/j.cell.2014.10.053.

20. Pacheco I, Contreras M, Villar M, Risalde MA, Alberdi P, Cabezas-Cruz A, Gortázar C, de la Fuente J. Vaccination with Alpha-Gal Protects Against Mycobacterial Infection in the Zebrafish Model of Tuberculosis. Vaccines (Basel). 2020;8:E195. doi: 10.3390/vaccines8020195.

21. Cabezas-Cruz A, de la Fuente J. Immunity to α-Gal: The Opportunity for Malaria and Tuberculosis Control. Front Immunol. 2017;8:1733. doi: 10.3389/fimmu.2017.01733

22. Cabezas-Cruz A, de la Fuente J. Immunity to α-Gal: Toward a single-antigen pan-vaccine to control major infectious diseases. ACS Cent Sci. 2017;3(11):1140-2. doi:10.1021/acscentsci.7b00517

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