USO PERFIL DEL MICROBIOMA EN LA INFECCIÓN POR CLOSTRIDIUM DIFFICILE.

El microbioma se refiere a la recolección de microorganismos en un ambiente, como el intestino humano. Clostridium difficile es una bacteria Gram-positiva que fue aislada del intestino humano y se encontró que era responsable de las infecciones gástricas. Se observa con frecuencia en pacientes hospitalizados, en particular en los que han recibido antibióticos.

La elaboración de perfiles de microbiomas tiene por objeto caracterizar las especies presentes en un microbioma, para lo cual se utilizan diversas técnicas, como la secuenciación del ARN ribosómico (ARNr) o la secuenciación de todo el ADN del microbioma.

Esto no sólo permite la identificación de C. difficile y otras especies microbianas en un microbioma, sino que la información proporcionada puede analizarse más a fondo para estudiar el transporte y las infecciones de C. difficile; por ejemplo, en el estudio de Daquigan y compañía se descubrió que había casos en los que se identificaba C. difficile mediante la elaboración de perfiles microbianos cuando el participante no había mostrado síntomas de infección por C. difficile.
¿Qué es el perfil microbiano?

El perfil del microbioma es el proceso de comprensión de las especies presentes en una comunidad microbiana, también conocida como el microbioma. El microbioma puede estar presente en muchos entornos diferentes, incluido el intestino humano.

El punto de partida del perfil del microbioma es la extracción de ADN, que posteriormente se analiza de dos maneras principales: secuenciando el ARN ribosomal (ARNr), o la secuenciación metagenómica, en la que se secuencia todo el ADN extraído.

16S El ARNr está presente en todas las bacterias y archaeas, y se ha demostrado que un pequeño fragmento de esta secuencia es suficiente para determinar las especies microbianas. Por lo tanto, este enfoque puede utilizarse con éxito en la elaboración de perfiles microbianos. El desarrollo de la tecnología de secuenciación del ADN, así como las mejoras en las bases de datos y los instrumentos bioinformáticos, también facilitan el uso de la secuenciación del ADN en el perfilado de los microbiomas.

¿Qué son las infecciones por Clostridium difficile?

C. difficile es una bacteria que puede causar infecciones gástricas en los seres humanos, que pueden ser tan graves como la colitis pseudomembranosa y el megacolon tóxico, e incluso provocar la muerte. También se sabe que el C. difficile produce toxinas.

Estas toxinas son monoglucosiltransferasas, una enzima que transfiere la glucosa a las GTPasas Rho, y esto altera el citoesqueleto de actina. En consecuencia, esto lleva a la interrupción de la barrera intestinal y a la muerte celular apoptótica.

Las infecciones por C. difficile son un problema prominente en los entornos sanitarios; a menudo, la infección por C. difficile se asocia con el uso de antibióticos, y se cree que hasta un 20% de los casos de diarrea asociada a los antibióticos son causados por C. difficile. Una vez diagnosticada, el tratamiento de las infecciones por C. difficile implica el uso de antibióticos, y cuando esto falla se puede realizar un transplante de microbiota fecal.

El diagnóstico de las infecciones por C. difficile suele implicar inmunoensayos enzimáticos, pruebas de glutamato deshidrogenasa y ensayos de PCR en tiempo real. También se pueden utilizar ensayos para comprobar la presencia de toxinas de C. difficile. Aunque estas pruebas identifican el C. difficile, no dan información sobre el microbioma en general. Entonces, ¿cómo se puede aplicar el perfil del microbioma para estudiar cómo interactúan el microbioma del intestino humano y el C. difficil?

¿Cómo se puede utilizar el perfil microbiano para estudiar las infecciones por C. difficile?

Dado que el objetivo de la elaboración de perfiles microbianos es identificar a los miembros de un microbioma, debería ser posible identificar a los portadores de C. difficile en su microbioma intestinal utilizando este enfoque. Los estudios han utilizado el perfil del microbioma para estudiar con éxito las infecciones por C. difficile.

Uno de esos estudios es el realizado por Daquigan y compañía, que utilizó un enfoque de perfilado de microbioma de secuenciación de ARNr 16S, pero con una mayor resolución; los estudios habían informado a nivel de género, lo que significaba que había margen para identificar las especies con mayor precisión.

En este caso, los autores aplicaron una metodología capaz de identificar a nivel de especie utilizando una base de datos de ARNr del 16S que contiene 11.000 especies únicas junto con una estrategia de alineación híbrida mundial-local.

En lugar de reclutar participantes, los autores utilizaron secuencias de 16S rRNA que ya estaban disponibles públicamente. Combinando estudios que investigaban a pacientes con infección por C. difficile y a aquellos que no tenían infección por C. difficile, los autores descubrieron que había casos en los que se detectaba C. difficile en participantes que no tenían signos de infección por C. difficile, lo que significaba que C. difficile podía ser transportado en el intestino sin síntomas. Los autores también encontraron que C. difficile estaba presente en el intestino de los bebés y que esto podía persistir durante el primer año de vida de los bebés.

Otro estudio, realizado por Pakpour y compañía, utilizó el enfoque de perfil microbiano de secuenciación de ARNr 16S, centrándose en la región V4. Los participantes fueron adultos a los que se les diagnosticó por primera vez una infección por C. difficile, y se obtuvieron muestras de heces en varios momentos de la infección por C. difficile.

Una vez que se extrajo el ADN y se secuenció el ARNr 16S, los datos resultantes se cotejaron con una base de datos taxonómica para identificar las especies presentes. Esta información se correlacionó luego con los datos sobre si los participantes tenían o no infecciones recurrentes por C. difficile.

En general, los autores encontraron que el estado del microbioma antes de la exposición a los antibióticos podía utilizarse para predecir la recaída de las infecciones por C. difficile; se cree que las variaciones de Veilonella dispar podrían utilizarse como marcador de la recaída de la infección por C. difficile. Curiosamente, no hubo diferencias en el microbioma de los participantes después de la exposición a los antibióticos.
Fuentes

Hamady, M., y Knight, R. (2009) Microbial community profiling for human microbiome projects: Herramientas, técnicas y desafíos. Genome Research doi: 10.1101/gr.085464.108
Theriot, C. M., y Young, V. B. (2015) Interacciones entre el microbioma gastrointestinal y el Clostridium difficile. Annu Rev Microbiol doi: 10.1146/annurev-micro-091014-104115
Daquigan, N. y otros (2017) El perfil de alta resolución del microbioma intestinal revela el alcance de la carga de Clostridium difficile. Npj Biofilms and Microbiomes https://doi.org/10.1038/s41522-017-0043-0
Pakpour, S. y otros (2017) Identificación de las características predictivas de la recurrencia de la infección por Clostridium difficile antes, durante y después del tratamiento primario con antibióticos. Microbiome https://doi.org/10.1186/s40168-017-0368-1

Última actualización: 5 de agosto de 2020

Escrito por
Dr. Maho Yokoyama

la Dra. Maho Yokoyama es una investigadora y escritora científica. Obtuvo su doctorado en la Universidad de Bath, Reino Unido, tras una tesis en el campo de la microbiología, donde aplicó la genómica funcional al Staphylococcus aureus . Durante sus estudios de doctorado, Maho colaboró con otros académicos en varios trabajos e incluso publicó algunos de sus propios trabajos en revistas científicas revisadas por pares. También presentó su trabajo en conferencias académicas de todo el mundo.