Descifrar la diabetes: cómo afecta la microbiota intestinal al riesgo de enfermedad

En un estudio reciente publicado en la revista Nature Medicine, un equipo de científicos examinó más de 8.000 secuencias metagenómicas de personas con prediabetes, diabetes tipo 2 y estado glucémico normal para determinar cómo las características y funciones microbianas específicas del subtipo y la cepa contribuyen a los mecanismos patológicos de la diabetes tipo 2.

La diabetes tipo 2 es un problema de salud mundial en rápido crecimiento, que afecta a más de 500 millones de personas en todo el mundo. La masa y la función de las células β pancreáticas disminuyen con el tiempo en pacientes con diabetes tipo 2, y la resistencia a la insulina suele ir acompañada de inflamación sistémica leve.

Existe evidencia de que el microbioma intestinal desempeña un papel crucial en el metabolismo y la salud humana, interactuando a menudo con factores genéticos y ambientales. Las investigaciones también han identificado características microbianas intestinales distintivas asociadas con la diabetes tipo 2.

Sin embargo, muchos de estos estudios se realizaron en muestras pequeñas o no controlaron factores como la obesidad o el uso de metformina.

Para comprender el papel de las funciones del microbioma intestinal específicas de cada subtipo y cepa a nivel molecular en la patología de la diabetes tipo 2 se requieren datos estandarizados de una gran población.

En este estudio, los investigadores analizaron datos metagenómicos de 10 cohortes de individuos de Europa, Estados Unidos y China con estado glucémico normal, prediabetes o diabetes tipo 2 para descifrar las funciones específicas de la cepa y las características moleculares de la microbiota intestinal que contribuyen mecanísticamente a la patología de la diabetes tipo 2.

Si bien estudios previos han identificado especies y comunidades microbianas específicas que aumentan el riesgo metabólico de diabetes tipo 2, no consideraron que los mecanismos patogénicos del microbio son específicos de cada cepa. Por ejemplo, la cepa K12 de Escherichia coli es inocua, mientras que la cepa O157 es patógena.

Los investigadores obtuvieron más de 8.000 datos de secuenciación metagenómica de seis conjuntos de datos publicados y cuatro nuevos que abarcan diez cohortes de personas con diferentes estados glucémicos.

Primero se procesaron los datos fenotípicos de las cohortes y las secuencias metagenómicas para su estandarización, y la población final del estudio consistió en 1.851 pacientes con diabetes tipo 2, 2.770 individuos con prediabetes y 2.277 participantes con estado glucémico normal.

Para armonizar el conjunto de datos se utilizaron los criterios de diagnóstico de la Asociación Americana de Diabetes, que incluyen la prueba de tolerancia a la glucosa oral, los niveles de glucosa plasmática en ayunas, el uso de medicamentos y factores de riesgo como el índice de masa corporal, así como pruebas de laboratorio para factores inflamatorios y metabólicos.

Primero se evaluó la asociación entre la diabetes tipo 2 y la configuración general del microbioma intestinal. Posteriormente, se utilizaron modelos de regresión para identificar características a nivel de especie y diferencias en la distribución de las características microbianas entre grupos según el estado glucémico.

Los investigadores también realizaron metanálisis específicos de cohortes para examinar la asociación entre la función microbiana a nivel comunitario, como las enzimas y las vías bioquímicas, y la diabetes tipo 2.

Además, se realizaron análisis sensibles para garantizar que las firmas microbianas identificadas asociadas con la diabetes tipo 2 no se debieran en parte a comorbilidades.

El estudio identificó 19 especies filogenéticamente distintas en la disbiosis en pacientes con diabetes tipo 2. El microbioma intestinal en pacientes con diabetes tipo 2 mostró una mayor abundancia de Clostridium bolteae y una menor abundancia de Butyrivibrio crossotus.

Además, los cambios funcionales que ocurren a nivel de la comunidad microbiana debido a esta disbiosis se han relacionado con trastornos del metabolismo de la glucosa y la patología de la diabetes tipo 2.

Otras vías asociadas con la diabetes tipo 2 que se asociaron con cambios funcionales a nivel de la comunidad microbiana incluyeron una disminución de la fermentación del butirato y un aumento de la síntesis de componentes estructurales inmunogénicos bacterianos.

Cuando se resolvieron los análisis para cepas bacterianas específicas, el estudio también encontró que las asociaciones entre la patología de la diabetes tipo 2 y el microbioma intestinal mostraron heterogeneidad dentro de las especies.

Las funciones específicas de la cepa, como la transferencia horizontal de genes, la biosíntesis de aminoácidos de cadena ramificada y aquellas relacionadas con la inflamación y el estrés oxidativo, contribuyeron significativamente a esta heterogeneidad.

Las variaciones en el riesgo de diabetes tipo 2 entre individuos también se asociaron con la diversidad intraespecie de 27 especies de microbiota intestinal, incluida Eubacterium rectale, que mostró especificidad de cepa a nivel de población.

En general, el estudio mostró que la disbiosis del microbioma intestinal juega un papel funcional en la patogénesis de la diabetes tipo 2, con participación directa en mecanismos como el metabolismo de la glucosa y la fermentación del butirato.

Además, los resultados mostraron que las funciones específicas de la cepa están asociadas de manera heterogénea con la patología de la diabetes tipo 2, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos a través de los cuales el microbioma intestinal está asociado con la diabetes tipo 2.