El microcosmos biológico:
¿ aliado o adversario de la salud humana?

Antonio Tejeda Rojas, Ma. del Rosario Hernández
Medel y Julio A. Solís Fuentes¹

 

A modo de introducción
Pocas personas tienen plena y permanente conciencia de que vivimos inmersos en un mar de microorganismos. Parásitos, bacterias, hongos y virus cohabitan en el planeta con todos los animales y plantas. Incluso nuestros cuerpos están poblados por dentro y por fuera de una variedad casi increíble de formas de vida microscópicas. Esta última característica es quizás lo que, salvo los microbiólogos o profesionales que tienen que ver con ellos diariamente, hace que a menudo olvidemos su existencia. Desde las primeras horas de la vida, el hombre y todos los animales son colonizados por microorganismos, y algunos de ellos vivirán en simbiosis permanente con su huésped en la piel, el tracto digestivo, las vías respiratorias altas, los oídos y en otros muchos tejidos, constituyéndose en la flora microbiana. El término “flora” se debe a que la mayoría de los microorganismos de nuestro cuerpo son bacterias, y éstas pertenecen al reino vegetal.
Afortunadamente esta cohabitación es por lo general armoniosa y equilibrada, e incluso algunos microorganismos son benéficos para nosotros y participan en muchos procesos bioquímicos, por lo que sin ellos no sería posible que tuviéramos una existencia saludable. Sin embargo, como en todo ecosistema, si el equilibrio se trastoca o si algún microorganismo extraño invade alguna región del organismo de tal modo que rebase los sistemas normales de defensa, surgen entonces distintos tipos de enfermedades. Como sabemos, las enfermedades infecciosas son la primera causa de muerte en el mundo, y los factores ambientales y los cambios en el organismo huésped pueden propiciar que aparezca este tipo de enfermedades.
Desde otra perspectiva, los microorganismos tienen, desde la antigüedad y sobre todo hoy día, un papel de gran importancia en la industria, ya que han permitido el desarrollo de procesos biotecnológicos para elaborar insumos y productos alimenticios, farmacológicos y muchos otros. De ahí que el mundo microbiológico sea para el ser humano tan importante como el que aparece a simple vista, y su conocimiento, explicación y manejo sea indispensable para todos los individuos en particular, y más aún para la sociedad en su conjunto. El presente trabajo pretende ser una contribución para difundir estos cruciales aspectos de la vida que aparece en casi todos los rincones del planeta, aunque habremos de referirnos a un grupo de microorganismos amigables que cohabitan con nosotros complementando, en muchos de los casos, nuestras propias herramientas celulares.

Algunos microorganismos fabrican nutrientes para el cuerpo. Las bacterias de la flora normal del organismo ejercen un control en el crecimiento de otros microorganismos nocivos; si no fuese así, seríamos invadidos por ellos y nos causarían un grave daño. También se sabe que la flora normal estimula el desarrollo del sistema inmune y que puede ayudar a proteger nuestros organismos de otras infecciones y enfermedades.
Sin embargo, algunos de los microorganismos con los que convivimos diariamente pueden significar un riesgo para nuestra salud si crecen de forma desmesurada o si alcanzan sitios en nuestro cuerpo en los que normalmente no habitan o de los que deben estar totalmente ausentes.
Así, el cuerpo es un delicado ecosistema en donde viven simbióticamente un gran número de microorganismos con su huésped humano. La cantidad y el tipo de microorganismo en un sistema como éste depende de factores tales como la temperatura, el grado de acidez o alcalinidad, la disponibilidad de agua y la existencia de determinados nutrimentos o sustancias inhibitorias. Ejemplos de desequilibrio simbiótico en la relación con los microorganismos que nos habitan son algunas infecciones comunes, como las caries o el acné, entre otros muchos más.

La nutrición y el crecimiento de los microorganismos
Como cualquier ser vivo, los microorganismos requieren de energía para desarrollarse. Según la fuente energética empleada, pueden ser fotótrofos (los que utilizan la luz), quimiótrofos (los que emplean procesos de oxidorreducción), litótrofos (los que pueden usar un sustrato mineral), organótrofos (los que aprovechan un sustrato orgánico) y quimioorganótrofos (los que viven a expensas de la materia orgánica), entre varios más. Por otro lado, la energía en un sustrato orgánico se libera por oxidación y si el aceptor final del hidrógeno es el oxígeno, se trata entonces de un proceso de respiración y el microorganismo es aerobio, esto es, requiere del aire; cuando el aceptor de hidrógeno es otra sustancia, orgánica o inorgánica, los microorganismos son anaerobios y se produce una fermentación. Además, si los microorganismos precisan de factores de crecimiento, se llaman heterótrofos, y si pueden sintetizar tales factores se denominan autótrofos. Puede haber más clasificaciones en circunstancias más específicas, como es el caso de los capnéicos, que utilizan al dióxido de carbono (CO2) como fuente principal de energía. Lo importante es observar que hay tal diversidad de microorganismos que son muy pocos los lugares, medios y ecosistemas donde no puedan vivir y desarrollarse, por lo que están casi en todos lados.
Durante el crecimiento de las poblaciones microbianas suceden por lo general cuatro fases: la de latencia, que depende del estado fisiológico de los microorganismos; la exponencial, en la que la tasa de crecimiento es máxima; la estacionaria, donde el crecimiento disminuye, lo que se atribuye al agotamiento de nutrientes y a la posible producción de sustancias tóxicas, y, por último, la fase de declinación, que se caracteriza porque los microorganismos mueren más rápidamente de lo que se reproducen.

La microflora normal en el hombre
Como en la mayoría de los animales, en el organismo humano hay lugares que normalmente se mantienen estériles y otros donde cohabitan, también normalmente, una gran diversidad y una cantidad sorprendente de microorganismos, aun en las personas más sanas. La sangre, el líquido cefalorraquídeo, la médula ósea y las vías aéreas inferiores (bronquios y alvéolos), entre muchos otros, carecen de microorganismos debido a los mecanismos de defensa de un organismo saludable. Pero en la boca, faringe, intestinos, vagina, oídos, piel, nariz o conjuntivas, y otros muchos espacios, residen diversos microorganismos que conforman la flora normal del ser humano. Algunos de ellos pueden provocar a veces diversas enfermedades infecciosas debido a un desequilibrio interno o externo, como ya se dijo. Algunos de los microorganismos más frecuentemente encontrados en los cultivos de las diferentes regiones del cuerpo y que se consideran integrantes de la flora normal, son: Staphylococcus epidermidis, S. aureus, Streptococcus mitis, S. salivaris, S. mutans, S. faecalis, S. pneumoniae, S. pyogenes, Neisseriae, Veillonellae, bacterias coliformes como E. coli, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus influenzae, bacteroides, espiroquetas, lactobacilos, clostridios como Clostridium tetani, corinebacterias, micobacterias, actinomicetos y micoplasmas.
No siempre es claro el porqué un cierto microorganismo causa a veces una enfermedad y no lo hace en otras ocasiones. Por ejemplo, los géneros Fusobacterium y Bacteroides son inofensivos si están en su hábitat normal, que es el intestino grueso, pero provocan graves abscesos si alcanzan heridas en otras partes del cuerpo. El Staphylococcus aureus también causa graves cuadros infecciosos como invasor secundario después de una infección viral o cuando algún antibiótico ha alterado el equilibrio de la flora normal.
Algunos microorganismos de la flora normal pueden provocar infecciones bajo circunstancias especiales, como pueden ser: el Staphylococcus aureus en vías nasales y piel, que provoca enfermedades nosocomiales e intoxicación por alimentos; las especies de Peptostreptococcus en boca, heces y vagina provoca la formación de abscesos y gangrena; las especies de Neisseriae en faringe, boca y vías nasales provoca meningitis; las especies de Moraxella en vías nasales y vías genitourinarias provoca conjuntivitis; las especies de Haemophilus en nasofaringe, conjuntiva y vagina provoca laringotraqueobronquitis, meningitis, piartrosis, conjuntivitis y problemas en las vías genitourinarias.

Microorganismos protectores
El mundo microbiano es de una gran complejidad, en parte explicada pero no conocida aún del todo. En su relación con los seres superiores, se sabe ahora que algunos de los microorganismos cumplen funciones de gran especialización y beneficio para el mantenimiento de la salud y la vitalidad.
Por ejemplo, los microorganismos que viven como saprofitos en la superficie de la piel humana normal, en sus fisuras, escamas, estrato córneo y folículos pilosos, desarrollan un importante papel protector como barrera cutánea adicional a las capas córnea y lipídica superficial, mismas que determinan la permeabilidad entre el medio interno y el medio externo. Esta flora dérmica está constituida por microorganismos residentes y transitorios, y son bacterias, hongos y parásitos. Los residentes tienen la capacidad de multiplicarse y sobrevivir adheridos a la superficie y son constituyentes dominantes de la piel; ejemplos de ellos son Corynebacterium bovis, C. mutissium, C. xerosis, C. hoffmani, Propionibacterium avidum, P. granulosum, Acinetobacter, la levadura M. furfur, P. ovale y P. orbiculares, así como algunos grupos de la familia Candida, como C. glabrata. El parásito saprófito que se localiza en folículos pilosos, Demodex folliculorum, puede llegar a ser patógeno.
La flora transitoria de la piel se encuentra representada principalmente por bacterias gram-positivas, como Streptococcus del grupo A, Staphylococcus aureus y del género Neisseria, flora fúngica como Candida albicans, la cual se considera patógena siempre que se aísla en la piel.
La flora normal de la piel puede ser modificada por diversos factores ambientales, tales como la humedad y la temperatura, la edad, el sexo y la raza, ya que las características cutáneas varían de unas personas a otras, lo que favorece la colonización y proliferación de determinados grupos de microorganismos. La colonización de la piel depende de las características particulares de cada zona topográfica del cuerpo, y de acuerdo con ésta varía también el predominio de ciertos grupos de microorganismos. En el cuero cabelludo, por ejemplo, se encuentra una flora mixta, con bacterias, hongos y parásitos, como Pityrosporum ovale, Staphylococcus, Corinebacterium y Demodex folliculorum. Así, grupos diferentes de microorganismos se pueden aislar de la región axilar y perianal, vulva o espacios interdigitales.
La flora de la piel tiene múltiples funciones importantes de homeostasis, defensa contra infecciones bacterianas (por interferencia), degradación de lípidos y producción de componentes volátiles responsables del olor corporal.
Innumerables bacterias son filtradas a medida que el aire que los transporta pasa a través de la nasofaringe, la tráquea y los bronquios; la mayoría de estos microorganismos son atrapados en la secreciones mucosas y deglutidos. Así, los senos nasales, la tráquea, los bronquios y los pulmones son habitualmente estériles. La nasofaringe es el hábitat natural de bacterias y virus patógenos comunes que causan infecciones en la nariz, garganta, bronquios y pulmones. Algunas personas se convierten en portadores nasales de estreptococos y estafilococos y descargan estos microorganismos en grandes cantidades desde la nariz hacia el aire.
Los esfuerzos por erradicar el Staphylococcus aureus de las fosas nasales de tales individuos por medio de antibióticos han tenido un é xito limitado. La faringe comúnmente contiene una mezcla de Streptococcus viridans, especies de Neisseria y S. meningitidis. Estos microorganismos inhiben el Staphylococcus aureus y Neisseria meningitidis, e igualmente, muchas cepas de Streptococcus viridans inhiben el crecimiento de S. pyogenes. Los niños infectados por este último microorganismo pueden tener cepas menos inhibidoras que aquellos que no están infectados; además, la colonización de flora inhibidora aumenta con la edad. La flora normal de la faringe puede erradicarse por medio de dosis altas de penicilina, lo que da como resultado la colonización y crecimiento en exceso de organismos como E. coli, Klebsiella, Proteus y Pseudomonas; sin embargo, si Streptococcus viridans se hace resistente a la penicilina por el incremento progresivo de las dosis, no se produce ninguna colonización anormal.
Como ya se señaló, son sumamente diversas las especies componentes de las floras normales de las vías urinarias y de los tractos respiratorio y digestivo. Nos referiremos ahora sólo a los microorganismos que conviven con nosotros localizados en el tracto digestivo, ya que su abundancia relativa es mayor y porque la principal ruta para la nutrición y entrada de los microorganismo ambientales que provocan las enfermedades infecciosas más frecuentes en los animales ocurre por vía oral. Por otro lado, los conocimientos recientes dan cuenta del importantísimo papel de la microflora intestinal en el desarrollo o contención de diversas enfermedades sistémicas, infecciosas, autoinmunes y otras.
La flora intestinal es un complejo ecosistema compuesto por varios cientos de especies de microorganismos, siendo la mayoría de ellos bacterias. La microbiota bacteriana del intestino grueso de los humanos contiene alrededor de 95% del total de las células del cuerpo, representando hasta 1012 células por cada gramo de constituyente seco. Esta microflora residente desempeña un papel importantísimo en la nutrición y bienestar del organismo huésped. La modulación de la flora intestinal puede ser de gran beneficio para la salud, tanto que, en años recientes el concepto de alimento funcional ha desplazado a los suplementos con vitaminas y minerales debido al mejoramiento de la funcionalidad de la flora intestinal que el uso de tales alimentos supone, así como la consecuente solución de los múltiples problemas que enfrenta la nutrición humana.
Las bacterias entéricas conforman uno de los grupos más importantes que se encuentran en el conducto gastrointestinal. Este ecosistema incluye algunos microorganismos considerados patógenos por su capacidad invasora del huésped, pero también contiene numerosas especies capaces de promover efectos benéficos para la salud. Entre los microorganismos patógenos se incluyen bacterias parásitas como la Shigella y la Salmonella, y también algunas saprofitas que habitan normalmente en el intestino y que sólo en circunstancias muy excepcionales provocan enfermedades, como Escherichia y Aerobacter.
La flora bacteriana se comienza a adquirir inmediatamente después del nacimiento. A los pocos años de edad, la flora que se establece es ya prácticamente definitiva. El uso indiscriminado de antibióticos, sobre todo los de amplio espectro, y los cambios dietéticos provocan modificaciones transitorias que suelen ser reversibles, de modo que cada individuo mantiene una flora relativamente estable.
Se estima que cada individuo alberga aproximadamente unos 100 billones de bacterias de unas cuatrocientas especies distintas. Como ya se mencionó, 95% de esta población de bacterias vive en el tracto digestivo, sobre todo en el colon, donde alcanzan concentraciones similares a las de una colonia que crece en el laboratorio sobre la superficie de una placa de agar.
El cuerpo humano es el hábitat natural de muchas de estas especies bacterianas, las que sólo proliferan en él. Las distintas especies microbianas del colon participan en ciclos vitales interrelacionados o incluso interdependientes, en un ámbito de gran biodiversidad. Algunos autores los comparan con los grandes hábitats naturales de la superficie terrestre, como los bosques o lagos. Las bacterias de la flora están perfectamente adaptadas a su medio natural, que es el ser humano, porque están asociadas a la vida del hombre desde hace milenios. Es notable que, en conjunto, la población viva del colon pueda pesar hasta medio kilo. Los métodos de biología molecular sugieren que cada persona alberga una proporción importante de variedades bacterianas no identificadas que constituirían hasta 20 o 30% de su flora.
Los científicos dedicados a estos estudios han encontrado que la composición de la flora bacteriana varía mucho de un individuo a otro, pero sus funciones metabólicas son casi iguales. Algunas de las especies bacterianas más frecuentemente halladas en el intestino de los seres humanos son: Bacteroides fragilis, B. melaninogenicus, B. oralis, Lactobacilos, Clostridium perfingens, C. septicum, C. tetani, Bifidobacterium bifidum, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Escherichia coli, Salmonella enteritidis, S. typhi, Klebsiella species, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Peptostreptococcus, Peprococcus y Methanogens.
La flora del colon humano es como un órgano de intensa actividad metabólica por la acción de enzimas bacterianas sobre sustratos presentes en su interior. Muchos investigadores consideran que es más importante conocer la actividad enzimática de la flora bacteriana que la variedad de especies que la componen. La colonización de la luz del colon aporta al individuo un gran número de genes diversos y activos que codifican proteínas y enzimas muy variadas, dando lugar a actividades metabólicas que se desarrollan continuamente en el mismo. Se trata de recursos bioquímicos que no están presentes en el genoma humano y, por tanto, sus funciones no se producirían en ausencia de vida bacteriana. La flora es una comunidad de organismos vivos que interactúan entre sí, por lo que sus funciones son la suma resultante de sus actividades combinadas. Algunos autores piensan que dicha actividad metabólica es comparable en su magnitud a la del hígado y aún más diversa en cuanto a sus funciones.

Las funciones principales de la flora intestinal son las de fermentar los residuos de la dieta y las mucinas endógenas; recuperar energía mediante la generación de ácidos grasos de cadena corta; constituirse en una barrera contra la colonización e invasión de patógenos, desarrollar, estimular y modular el sistema inmune.
La recuperación de energía metabólica en forma de sustratos absorbibles promueve el crecimiento y proliferación de las propias bacterias. La generación de ácidos grasos de cadena corta tiene efectos tróficos sobre el epitelio intestinal; se ha sugerido que esa generación favorece la sensibilidad celular a la insulina. Además de todo ello, las bacterias de la flora sintetizan varias vitaminas del grupo B y la vitamina K, que se absorben en el ciego y en el colon derecho y favorecen la recuperación y absorción de iones como el calcio, hierro y magnesio.
Es evidente que la flora intestinal del hombre –como seguramente sucede con la de los demás animales superiores– es un sistema bioquímico extraordinariamente complejo que apenas comienza a entenderse y a tener efectos benéficos en el tratamiento de múltiples trastornos y enfermedades. El manejo de la microflora mediante la ingestión deliberada de microorganismos vivos para mejorar la salud intestinal y el bienestar general data de comiezos del siglo anterior, pero gracias a la amplia investigación posterior, aumentada notablemente en los años recientes, se ha llegado a conocer más profundamente su funcionamiento y efectos. Actualmente, en diversas partes del mundo se profundiza en el conocimiento de la diversidad de microorganismos que modulan, en beneficio de la salud, la flora intestinal. Estos microorganismos, denominados genéricamente como probióticos, de entre los cuales los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium son los más conocidos, se estudian en cuanto al papel determinante que tienen en la prevención y tratamiento de la diarrea, el establecimiento de una flora saludable en los bebés prematuros, el alivio de la constipación y los síntomas de la intolerancia a la lactosa, la potenciación de la función inmune y la reducción y prevención de la aparición de tumores malignos y de los niveles de colesterol sérico, entre otros muchos aspectos. Además, se investiga sobre los requerimientos nutricios de esos microorganismos con el fin de posibilitar su viabilidad y uso en ciertos productos alimenticios (alimentos funcionales) y para su establecimiento efectivo en los microambientes propios de la flora intestinal mediante la búsqueda de nuevas fuentes o de nuevos materiales prebióticos, así denominados por la selectividad que presentan para ser consumidos por las bacterias probióticas.
De acuerdo con todo lo anterior, el microcosmos biológico es una parte importante de la naturaleza orgánica que conforma, junto con el resto de los seres vivos y el resto del mundo material, un sistema ecológico global. En cuanto a la vida humana, los microorganismos desempeñan un papel importantísimo que requiere entenderse a cabalidad para garantizar en nuestras relaciones con ellos un manejo sanitario e higiénico apropiado, que si bien nos proteja de su acción nociva en el caso de las especies patógenas, permita preservar y enfatizar el efecto protector de las especies amigables que conviven con nosotros en una verdadera simbiosis.

Para el lector interesado:
Collins, C.H., Lien, P.M. y Grange, J.M. (1991). Microbiological methods. London: Butterworth-Heinemann Publishers.
Gibson, G.R., Berry O., P. y Rastall, R.A. (2000). Prebiotics: New developments in functional foods. Oxford: Chandos Publishing Ltd.
Guarner, F. (2002). El colon como órgano: hábitat de la flora bacteriana. Nutr. Hosp., XVII(Sup. 2): 7-10.
Koneman, W.E. (1989). Diagnóstico microbiológico. México: Ed. Médica Panamericana.
Montiel A., F. (1997). Flora bacteriana habitual. Boletín de la Escuela de Medicina, PUCCh, 26: 133-139.
Santamaría G., V. y Alvarado D., A. (2002). Flora cutánea como protección y barrera de la piel normal. Rev. Cent. Dermatol. Pascua, 11(1): 18-21.

¹ Instituto de Ciencias Básicas, Universidad Veracruzana,
Av. Dr. Luis Castelazo Ayala s/n, Col. Industrial Ánimas,
91110, Xalapa, tel. y fax 2288-129963,
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