Dana Adaid Becerra Zaragosa y Mauricio Alejandro Santos Pérez
Técnica: Ilustración digital
En la actualidad, nuestra vida se encuentra gobernada por estos pequeños entes invisibles para el ojo humano conocidos como microorganismos. Nuestra relación con ellos es tal, que se puede decir que nos utilizan como una especie de vehículo viviente dentro del cual pueden sobrevivir y multiplicarse. Su subsistencia dentro de los seres humanos ha llegado a ser tan exitosa, que hoy en día sabemos que hay tantas células microbianas en nuestro organismo como células humanas, así que, metafóricamente hablando, podríamos decir que somos tanto humanos como microbios. Estos microscópicos seres tienen la capacidad de habitar prácticamente en cada uno de los rincones de nuestro cuerpo (literalmente): podemos encontrarlos en nuestra piel, nariz, manos, tracto gastrointestinal, e incluso detrás de nuestros oídos (con cierta razón las madres hacen tanto énfasis en lavarse detrás de los oídos). Las poblaciones que habitan en cada una de las partes de nuestro cuerpo son muy variadas y su relación con nuestro organismo también lo es.
Una guerra librada en las sombras
El desarrollo de la ciencia nos ha permitido conocer que los microorganismos tienen tanto la capacidad de producirnos malestar, como de ayudarnos a mantener una buena salud. Aquellos organismos capaces de producirnos enfermedades se denominan patógenos, en tanto los que son capaces de brindarnos beneficios a la salud se conocen como probióticos. Los patógenos cuentan con armas diseñadas para provocarnos enfermedades conocidas como factores de virulencia, que no se refieren en específico a virus, sino a la habilidad de producir diferentes moléculas capaces de enfermarnos (por ejemplo, toxinas del cólera, Shiga y difteria). Por su parte, los probióticos tienen diferentes herramientas para defendernos de algunos de los malestares provocados por patógenos, como mantenerlos a raya en su intención de conquistar nuestro intestino (mediante la competencia por sitios de colonización) o la estimulación de nuestro sistema de defensa para que se mantenga alerta frente a dichas amenazas.
Entre los probióticos más conocidos tenemos los lactobacilos y las bifidobacterias. Algunos ejemplos son Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei Shirota, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium breve, entre muchos más. Por su parte, algunos de los patógenos más comunes transmitidos por los alimentos son Salmonella typhi, Campylobacter jejuni, Escherichia coli enterohemorrágica, Listeria monocytogenes y Vibrio cholerae. Se estima que cada año, uno de cada diez habitantes en el mundo contraerá alguna enfermedad relacionada con alimentos contaminados, de los cuales, casi medio millón podrían morir por esta causa.
Encuentros cercanos del tercer tipo
Tal como fueran clasificados por primera vez por el astrofísico Josef Allen Hynek, entre los encuentros cercanos encontramos los del tercer tipo, que describen la interacción con entidades «animadas» o biológicas. Ciertamente, en este caso no nos referimos a entes extraterrestres, sino a microorganismos. Para que se realice el primer encuentro entre los microorganismos y nosotros (ya sea con intenciones benéficas o perjudiciales), los microorganismos deben primero tener acceso nuestro organismo, ya sea por medio de la ingestión de alimentos, mediante la respiración, o incluso cuando nos cortamos con algún objeto.
Una vez que dichos organismos entran en nuestro sistema, es importante para nuestro cuerpo entender cuáles son las intenciones de este visitante; por consiguiente, emprende la tarea de entablar «comunicación» con el organismo invasor, de modo que esto le permita conocer si su estadía en nuestro cuerpo resultará perjudicial o benéfica. Por definición, se puede entender la palabra comunicación como un intercambio de información entre dos o más entes. En efecto, esto es lo que ocurre entre un microorganismo y las células de nuestro cuerpo, solo que el intercambio de información no es verbal, sino a través del reconocimiento de moléculas.
Oídos y bocas
Para que se abra el debate dentro de la mesa de conversaciones a nivel molecular entre nuestras células y el ente extraño (en este caso el microorganismo), se deben presentar las vías por medio de las cuales se suscitara el diálogo. Desde la década de los 90, se concluyó que debía existir cierto mecanismo por medio del cual nuestras células fueran capaces de reconocer a potenciales amenazas. Con certeza, se sabía que este reconocimiento debía darse por la presencia de moléculas, pero no de cualquier molécula, sino de aquellas que estuvieran presentes en un gran número de organismos invasores. Al mismo tiempo, para la identificación, estos candidatos debían permanecer como parte esencial del organismo invasor, de modo que no pudieran huir a la vista de nuestras células. Y, por último, dichas moléculas debían estar ausentes en las células propias, o de lo contrario el cuerpo podría atacar a células propias como haría con células ajenas.
Fue así que, al conjunto de moléculas que cumplía tanto con el propósito de reconocimiento como con las características antes mencionadas, se les denominó patrones moleculares asociados a microorganismos (MAMPs, por sus siglas en inglés), donde cada una de las moléculas dentro de las MAMPs, pueden ser vistas como una firma característica de potenciales peligros. Una vez que las MAMPs funcionan como un mensaje enviado, nuestras células, a través de un receptor, inician esta conversación para interpretar dicho mensaje. Esto se logra mediante los receptores de reconocimiento de patrones (PRRs, por sus siglas en inglés).
Entre los varios objetivos de estos se encuentra el identificar moléculas específicas presentes en potenciales invasores (en este caso los MAMPs). Los PRRs mejor estudiados en la actualidad, son unas proteínas grupalmente conocidas como receptores tipo-Toll. Este nombre indudablemente suena extraño para nosotros, y con justa razón, ya que la denominación proviene de una lengua extranjera. Toll es una expresión en alemán que significa ‘fascinante’, que fue lo que exclamó la Dra. Christiane Nüsslein-Vollhard durante sus experimentos con esta proteína en 1985.
Hoy en día se han identificado diez de estos receptores tipo-Toll en el ser humano, algunos de ellos se ubican en la superficie de nuestras células, mientras que otros están en estructuras internas; cada uno de ellos tiene la capacidad de monitorear la presencia de ciertas moléculas MAMPs. Estas moléculas pueden ser desde estructuras generales que se presentan en un gran grupo de organismos, hasta ciertas estructuras que predominantemente se encuentran solo en una fracción de ellos. Los receptores tipo-Toll se encuentran en una gran variedad de células del sistema inmune, el cual se encarga de protegernos de las amenazas. Además, es posible localizarlos en las células del epitelio que conforman un tipo de tejido especial que recubre las superficies del cuerpo, incluidos los órganos.
¿Amigo o enemigo?
Finalmente, una vez que se ha entablado esta «comunicación» no verbal entre las células de nuestro cuerpo y las invasoras, surge la inminente cuestión de ¿Cómo logra nuestro cuerpo diferenciar entre un potencial patógeno o un organismo benéfico? Esto último debido a que se podría decir que, en esencia, esta es la interrogante que da lugar a la charla humano-microbio desde un inicio. Es un hecho que nuestras células tienen la capacidad de diferenciar entre tipos de organismos; no obstante, la respuesta a esta interrogante es bastante compleja y se relaciona con el modo en que nuestro sistema de defensas (o sistema inmune) reacciona a la presencia de amenazas.
Debemos primero entender que nuestro cuerpo posee dos tipos de respuesta inmune: la innata y la adaptativa. De manera general, podríamos decir que la respuesta inmune innata es el primer llamado a la batalla, ya que en primera instancia busca conocer el alcance del perjuicio que una potencial amenaza representará para nuestro cuerpo y activa mecanismos un tanto generales para iniciar el combate o, por lo menos, la contención del riesgo. Asimismo, se encarga de producir y enviar mensajeros que recluten agentes más especializados de nuestro organismo en la eliminación de patógenos, iniciando la respuesta inmune adaptativa. De esta manera, podemos decir que cuando nuestro organismo logra entablar conversación con un ente benéfico (como son los probióticos), la respuesta inmune adaptativa es un tanto mesurada, contrario a lo que ocurre en presencia de un patógeno. Se ha obtenido evidencia de que, mientras la presencia de patógenos conduce a padecimientos que van desde el daño celular hasta desarrollo de enfermedades autoinmunes, la colonización por parte de probióticos favorece la reparación celular y un estado de equilibrio general.
Los medios por los cuales se modula la respuesta inmune innata y se limita la inmune adaptativa en presencia de los diferentes microorganismos que habitan nuestro cuerpo, son aún un tema de debate entre los científicos. En la actualidad contamos con evidencia que nos permite tener algunas hipótesis sobre la forma en que se diferencia entre probióticos y patógenos. Una de estas teorías es que la presencia de factores de virulencia en patógenos favorece la incursión de estos hacia las zonas de reconocimiento de los PRRs, desencadenando así la serie de reacciones que da lugar a una respuesta inmune completa. Otra teoría explica que ligeras modificaciones en las moléculas MAMPs permiten que los receptores de nuestras células puedan diferenciar aquellas que provienen de microorganismo amigos o enemigos.
Sea cual sea la respuesta, es indiscutible que la evolución ha dotado a nuestro organismo de una formidable capacidad que le permite convivir en un entorno estable con los diferentes visitantes que llegan a nuestro cuerpo. Asimismo, queda claro que esta es un área de la investigación que seguirá generando preguntas desconcertantes para los investigadores del mañana.
Para Saber más:
Eberhardt, J. (2018). Immune response to bacteria: Distinguishing helpers from harmers. News from Eberhard Karls Universität Tübingen. https://uni-tuebingen.de/en/facilities/university-library/home/newsfullview-home/article/immune-response-to-bacteria-distinguishing-helpers-from-harmers/
Gimeno-Creus, E. (2004). Alimentos prebióticos y probióticos. Offarm, 23(5), 90-98. https://www.elsevier.es/es-revista-offarm-4-articulo-alimentos-prebioticos-probioticos-13061800
Herrero, M.J. (2010). ABC de los «Toll-like receptors»: Relación con el desarrollo y progresión de enfermedades autoinmunes. Seminarios de la Fundación Española de Reumatología, 11(4), 135-143. https://www.elsevier.es/es-revista-seminarios-fundacion-espanola-reumatologia-274-articulo-abc-toll-like-receptors-relacion-con-S1577356610000552
Jesús Andrés Salas Tovar. Estudiante del Programa de Doctorado en Ciencias del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) del CoNaCyT, sede Cuauhtémoc, Chihuahua. Egresado de la Universidad Autónoma de Coahuila con el grado de Maestro en Ciencias de los Alimentos. Actualmente, se encuentra realizando su tesis doctoral enfocada en el estudio de la naturaleza de las superficies microbianas y sus interacciones con el medio ambiente y otros organismos.
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David Roberto Sepúlveda Ahumada. Profesor-Investigador del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) del CoNaCyT, sede Cuauhtémoc, Chihuahua. Egresado de la Universidad del Estado de Washington (EUA) con el grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería. Especializado en el área de Ingeniería de Alimentos con énfasis en el estudio de métodos de procesamiento y conservación de alimentos.
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