La cirrosis hepática se caracteriza por la presencia de procesos inflamatorios crónicos, hipertensión portal, alteraciones en el metabolismo de las grasas, los hidratos de carbono y el amonio, entre otros; además puede ocasionar daño cognitivo en el largo plazo1. Se ha reportado que el daño en el hígado por la cirrosis puede resultar en la reducción de flujo sanguíneo que va a través del eje intestino-hígado, alterando la secreción biliar y la peristalsis intestinal, lo que promueve el daño en la barrera de la mucosa y posiblemente la alteración de la microbiota intestinal2. En condiciones normales la microbiota intestinal está constituida principalmente por las phyla Firmicutes (60%) y Bacteroidetes (15-20%), mientras que Actinobacteria (<10%) y Proteobacteria (1%) son menos abundantes3; sin embargo, esta composición puede cambiar en respuesta a diversas dolencias, como la enfermedad hepática. Estudios previos indican que pacientes cirróticos presentan incrementos en las phyla Fusobacteria y Proteobacteria, al igual que las familias Enterobacteriaceae, Veillonellaceae y Streptococacceae; mientras que Bacteroidetes y Actinobacteria disminuyen respecto de los pacientes sanos4–6. En población norteamericana se ha observado que pacientes cirróticos por alcohol o esteatohepatitis (esteatohepatitis no alcohólica) presentan cambios en la composición de la microbiota intestinal dependiendo del estadio de la enfermedad. En cirróticos compensados o descompensados, se ha observado aumento en el número de Bacteroidetes, comparados con los pacientes sanos1; mientras que pacientes hospitalizados muestran disminución de este phylum7. Evidencia adicional indica que las familias Enterobacteriaceae, Alcaligenaceae y Fusobacteriaceae se encuentran elevadas en pacientes cirróticos, mientras que Ruminococcaceae y Lachnospiraceae disminuyen, comparadas con sujetos control8. Thalheimer et al. plantean la idea de que la microbiota, o al menos parte de las bacterias que la componen, puede compensar la pérdida de la capacidad metabólica en pacientes afectados por cirrosis hepática derivada de la infección por virus B; existiendo una correlación negativa o positiva con el score Child-Pug entre el phylum Bacteroidetes o la familia Enterobacteriaceae y Veillonella, respectivamente, y que dichos marcadores se pueden utilizar como factores para distinguir la microbiota de pacientes con cirrosis de la de sujetos sanos9.

Por otro lado, la translocación bacteriana representa un importante factor de riesgo para el desarrollo de ciertas complicaciones de la cirrosis hepática, como son la peritonitis bacteriana espontánea, la encefalopatía hepática y el síndrome hepatorrenal9,10. La translocación bacteriana en pacientes con cirrosis se ha corroborado mediante la cuantificación de ADN bacteriano en fluidos biológicos como la sangre y el líquido ascítico11,12.

Estas evidencias en conjunto revelan que los cambios en la composición de la microbiota intestinal de pacientes con cirrosis hepática es un área de interés por los efectos metabólicos y fisiológicos que conlleva. No obstante, la mayoría de los estudios realizados para caracterizar la microbiota intestinal en estos pacientes se han realizado en poblaciones asiáticas y estadounidenses. Datos que contribuyan a la caracterización de la microbiota de personas sanas y pacientes cirróticos en la población mexicana aún no están disponibles. Por lo tanto, su determinación será de gran utilidad para establecer las diferencias y coincidencias entre dichas poblaciones y la mestizo-mexicana, por lo que nuestro objetivo principal fue el determinar los patrones de la microbiota intestinal en sujetos sanos y pacientes con cirrosis hepática de origen mestizo-mexicano, así como también identificar y correlacionar los cambios en la abundancia de las bacterias que constituyen la microbiota intestinal de pacientes con cirrosis hepática y con parámetro de daño hepático.

El estudio fue avalado por el Comité de Ética e Investigación del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán. Todos los participantes fueron informados de acuerdo a los lineamientos establecidos por dicho comité y se obtuvo el consentimiento informado de los participantes.

Se realizó un estudio transversal de casos y controles, para el que se reclutaron 21 sujetos sanos y 23 pacientes con cirrosis hepática compensada cuyos expedientes clínicos fueron revisados por un hepatólogo experto; esto permitió reclutar solo a aquellos pacientes con ≤5 puntos en la escala Child-Pugh, que equivale a la clasificación A13. Fueron excluidos todos aquellos pacientes con diagnóstico no confirmado de cirrosis, así como aquellos sujetos sanos cuyo resultado de análisis de hígado por ultrasonido resultara con hígado graso grado 1 o mayor, los pacientes con consumo de probióticos, prebióticos, antibióticos, antifúngicos, antiparasitarios, antivirales, esteroides o cualquier droga de abuso o consumo de alcohol por más de 8 semanas previas al estudio que pudiesen alterar las características de la microbiota, al igual que los sujetos con obesidad mórbida, diabetes tipo 2, enfermedad intestinal crónica, cáncer, infección por VIH o hepatitis A. Se evaluó la antropometría mediante impedancia bioeléctrica con electrodos táctiles tetrapolares de 8 puntos para determinar la composición corporal mediante el dispositivo InBody 770 (InBody, Corea). Se colectaron muestras de heces en la mañana previa al día de la entrega en condiciones de refrigeración.

El análisis de datos antropométricos, de pruebas bioquímicas, así como de citosinas y LPS, se realizaron con el programa Prism7 (Graph-Pad, EUA), utilizando la prueba no pareada de t de Student; las diferencias se consideraron significativas con p<0.05. Los conglomerados para comparar datos antropométricos, bioquímicos, interleucinas o LPS en conjunto con la abundancia relativa de bacterias (unidad taxonómica operativa [OTU, por sus siglas en inglés]), fueron generados con los datos analizados en el programa SPSS (IBM, v21, EUA), utilizando correlaciones de Pearson. La diferencia en la abundancia (alfa-diversidad) de bacterias entre ambos grupos se comparó utilizando la prueba t de Student de 2 vías, usando los índices Shannon y Chao1. Los análisis de correlaciones entre las variables bioquímicas y los OTU se realizaron en el programa SPSS (IBM v21, EUA); mientras que las correlaciones entre los diferentes taxones se obtuvieron en el programa MEGAN v618 y SPSS v 21 (IBM, EUA).

Los estudios más recientes sobre la diversidad de la microbiota en pacientes con enfermedad hepática indican que aquella tiene un papel preponderante en su fisiopatología y progresión19. Sin embargo, gran parte de dichos reportes han sido obtenidos a partir de pacientes cuyo origen étnico es distinto al de la población mexicana. En nuestro laboratorio creemos que es necesario obtener información local que nos permita conocer si la diversidad microbiana en los pacientes cirróticos es similar o difiere respecto de otras poblaciones. Para responder a dicha pregunta, reclutamos a un grupo piloto de pacientes de origen mestizo-mexicano con enfermedad hepática, en la fase de cirrosis. La mayoría de los pacientes reclutados fueron diagnosticados con cirrosis por infección por virus C y están en la fase compensada de la enfermedad, clasificada como A en la escala Child-Pugh13; por lo que las complicaciones como la ascitis, el sangrado de varices esofágicas, así como la ingesta de medicamentos que pudiesen modificar la composición de la microbiota, han sido en gran medida controladas para evitar que interfieran en la determinación.

De los estudios publicados que abordan el problema de la composición de la microbiota en los pacientes con cirrosis, se ha demostrado que uno de los grupos que más aumenta en número es el de Proteobacteria8. La proporción en el aumento de este grupo de bacterias se incrementa de forma significativa cuando la enfermedad está en su fase descompensada o en fase de hospitalización, comparada con la fase compensada, por lo que se podría decir que este grupo de bacterias puede tener un papel en el detrimento de las condiciones fisiológicas de los pacientes afectados7. Cabe aclarar que, en la fase de hospitalización, el aumento de este taxón podría obedecer a las infecciones intrahospitalarias; eso es algo que aún está por determinarse.

Resulta interesante observar que los pacientes cirróticos reclutados para nuestro trabajo, al igual que en otros reportes, tienen menor diversidad bacteriana, también presentan el mismo patrón de incremento en la abundancia del grupo de Proteobacterias (fig. 2), como Campylobacteraceae, Helicobacteraceae y Neisseriaceae; además, observamos que el orden de los Clostridiales, específicamente Veillonella (dispar o parvula), Blautia (obeum o producta), Selenomonas y Anaerofustis, también tienen mayor presencia en estos pacientes cuando se comparan con el grupo de sujetos sanos. Este patrón se complementa además con los datos de las correlaciones entre los datos de algunos parámetros bioquímicos y la presencia de bacterias de géneros específicos como Streptococcus, Veillonella y RF3, todos los cuales tienen fuerte asociación con el estado patológico de los pacientes (fig. 7). En este sentido, se ha reportado que pacientes con cirrosis con grados avanzados de daño y cuyo desenlace es el cáncer hepático tienen asociaciones significativas entre parámetros como la bilirrubina total o la creatinina sérica y la presencia de diversos grupos de bacterias, como Enterobacteria y Clostridium20.

Se sabe además que diversas vías metabólicas se encuentran enriquecidas en los pacientes cirróticos, cuando se comparan con sujetos sanos. Entre las más abundantes están la vía del transporte y metabolismo de los aminoácidos, la biosíntesis, el transporte y metabolismo de metabolitos secundarios, la producción de energía a partir de fuentes diferentes de los hidratos de carbono, y el tráfico intracelular y la secreción, entre otras; mientras que aquellas que disminuyen incluyen la replicación, recombinación y reparación de ADN, entre muchas otras4. Un análisis más detallado del metagenoma de la microbiota en nuestros pacientes permitirá establecer si dichas vías también se encuentran alteradas. Es importante resaltar que varios autores coinciden en el hecho de que los pacientes cirróticos al tener problemas de metabolismo de proteínas y de hidratos de carbono presentan incrementos en las vías de producción de energía, en términos de su metagenoma intestinal. Por lo pronto, está por determinarse si dichas vías también se ven alteradas en la población de pacientes cirróticos mestizo-mexicanos.

Por último, diversas publicaciones han demostrado la utilidad del uso del trasplante de materia fecal en pacientes afectados por Clostridium difficile21–23, y los resultados de estas intervenciones parecen tener un grado aceptable de éxito. No obstante, existe un intenso debate sobre los posibles efectos a mediano y largo plazo, que aún están en fase de análisis en diversos ensayos clínicos24,25. Por tanto, otros investigadores han optado por el uso de probióticos (microorganismos vivos), especialmente del género Lactobacillus. Algunos de los hallazgos obtenidos en ensayos clínicos indican que la administración de Bulgaricus, Bifidobacterium, Plantarum, la variedad Nissle de E. coli, Bifidobacterium longum, así como Lactobacillus casei o rhamnosus, tiene efectos positivos en la disminución de algunos de los parámetros que se usan para indagar daño hepático, como ALT, AST, GGT, LPS26. Esto indica claramente que una estrategia simple y a bajo costo es el consumo de probióticos y prebióticos que incrementen, por un lado, la masa de bacterias «benignas» que desplacen a las patógenas del nicho que representa el tracto gastrointestinal, y por otro, la producción de metabolitos que contribuyan a la obtención o mayor eficiencia de energía a partir de los alimentos que pueden consumir los pacientes afectados.

En este trabajo determinamos los cambios en la abundancia relativa de bacterias intestinales en una muestra de pacientes cirróticos de origen mestizo-mexicano, con relación a un grupo de sujetos sin enfermedad hepática. Nuestros datos muestran que los grupos de bacterias intestinales más abundantes encontrados en los pacientes cirróticos son las Proteobacterias y los Clostridiales, que además contribuyen a las asociaciones entre algunos de los parámetros bioquímicos y la etiología.

Logramos identificar con buenos niveles de confianza que algunos de los taxones identificados coinciden con los reportados por otros grupos de trabajo en regiones distintas a las encontradas en México, lo cual es algo novedoso. Este trabajo es uno de los primeros reportes en cuanto a la descripción de la microbiota en este tipo de pacientes de origen mestizo-mexicano. Los resultados de este trabajo serán complementados a posteriori con los resultados del análisis de la microbiota oral de este mismo grupo de pacientes y otros que están por reclutarse.

El presente trabajo ha sido financiado parcialmente por el Departamento de Gastroenterología del INCMNSZ, a través de la Secretaria de Salud Pública de México. I. Escalona es becaria del programa de becas de posgrado de excelencia del CONACyT.

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.