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Relación entre la microbiota intestinal y la aterosclerosis: Una revisión bibliográfica

Relación entre la microbiota intestinal y la aterosclerosis: Una revisión bibliográfica

Autor principal: Maynor José López Mendoza

Vol. XX; nº 02; 44

Relationship between the intestinal microbiota and atherosclerosis: A literature review

Fecha de recepción: 15/12/2024

Fecha de aceptación: 15/01/2025

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XX. Número 02 Segunda quincena de Enero de 2025 – Página inicial: Vol. XX; nº 02; 44

Autores:

Maynor José López Mendoza

Hospital Rafael Angel Calderón Guardia, San José, Costa Rica

https://orcid.org/0000-0001-9212-5158

Código 12253

Dr. Ronaldys Gustavo Herrera Lazo

Médico General, Investigador Independiente. San José,  Costa Rica

ORCID: https://orcid.org/0009-0005-8679-8205

Código Médico: 17780

Nicolle Contreras Figueroa

https://orcid.org/0009-0001-7946-8487

Hospital Los Chiles: Alajuela, Costa Rica

Código medico 15730

Dr. Henry Morera Quirós

Médico general, investigador independiente, San José, Costa rica

Orcid: https://orcid.org/0009-0009-0378-1301

Código medico 18937

Los autores de este manuscrito declaran que:

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses
La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).
El manuscrito es original y no contiene plagio.
El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.
Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.
Han preservado las identidades de los pacientes.

Resumen:

La microbiota intestinal juega un papel crucial en la salud cardiovascular, especialmente en el desarrollo y progresión de la aterosclerosis. Este efecto se debe principalmente a los metabolitos producidos por la microbiota, como el óxido de trimetilamina (TMAO) y los ácidos grasos de cadena corta (SCFA). TMAO, derivado de la metabolización de componentes dietéticos como la colina y la carnitina, se asocia con un mayor riesgo de aterosclerosis al promover la acumulación de colesterol en los macrófagos y la formación de células espumosas. Por otro lado, los SCFA, producidos por la fermentación de fibras dietéticas, tienen propiedades antiinflamatorias y mejoran la función endotelial, reduciendo así el riesgo de aterosclerosis.

La composición de la microbiota intestinal puede ser modulada por la dieta, con dietas altas en grasas y bajas en fibras promoviendo la disbiosis y aumentando el riesgo cardiovascular. Intervenciones como el uso de probióticos, prebióticos y compuestos fenólicos han mostrado potencial en la mejora de los parámetros relacionados con la aterosclerosis. Estas intervenciones pueden reducir la permeabilidad intestinal, disminuir los niveles de metabolitos nocivos y mejorar la diversidad microbiana, lo que contribuye a la prevención y tratamiento de enfermedades cardiovasculares.

Además, la investigación sugiere que la inteligencia artificial podría desempeñar un papel en la personalización de intervenciones basadas en el microbioma, analizando perfiles individuales para optimizar las estrategias terapéuticas. Sin embargo, la traducción de hallazgos preclínicos a terapias humanas presenta desafíos significativos debido a la variabilidad en la microbiota humana y las diferencias en dietas y estilos de vida. Para superar estos desafíos y desarrollar intervenciones efectivas, es esencial una comprensión más profunda de los mecanismos exactos mediante los cuales la microbiota influye en la aterosclerosis.

Palabras clave: Microbiota intestinal, aterosclerosis, salud cardiovascular, metabolitos microbianos, óxido de trimetilamina, probióticos.

Abstract:

The gut microbiota plays a crucial role in cardiovascular health, especially in the development and progression of atherosclerosis. This effect is mainly due to metabolites produced by the microbiota, such as trimethylamine oxide (TMAO) and short-chain fatty acids (SCFA). TMAO, derived from the metabolization of dietary components such as choline and carnitine, is associated with an increased risk of atherosclerosis by promoting cholesterol accumulation in macrophages and foam cell formation. On the other hand, SCFA, produced by the fermentation of dietary fibers, have anti-inflammatory properties and improve endothelial function, thus reducing the risk of atherosclerosis.

The composition of the gut microbiota can be modulated by diet, with high-fat, low-fiber diets promoting dysbiosis and increasing cardiovascular risk. Interventions such as the use of probiotics, prebiotics, and phenolic compounds have shown potential in improving parameters related to atherosclerosis. These interventions can reduce intestinal permeability, decrease levels of harmful metabolites, and improve microbial diversity, contributing to the prevention and treatment of cardiovascular disease.

Furthermore, research suggests that artificial intelligence could play a role in personalizing microbiome-based interventions, analyzing individual profiles to optimize therapeutic strategies. However, translating preclinical findings into human therapies presents significant challenges due to variability in the human microbiota and differences in diets and lifestyles. To overcome these challenges and develop effective interventions, a deeper understanding of the exact mechanisms by which the microbiota influences atherosclerosis is essential.

Introducción:

La microbiota intestinal desempeña un papel crucial en la salud cardiovascular al influir en diversos procesos fisiológicos y mecanismos de enfermedades. Investigaciones recientes destacan el impacto del microbioma intestinal en las enfermedades cardiovasculares (ECV) mediante su participación en la regulación inmunitaria, la inflamación y el metabolismo. Los metabolitos producidos por la microbiota intestinal, como los derivados del triptófano y los ácidos grasos de cadena corta, son particularmente significativos en la modulación de las funciones cardiovasculares y en la progresión de enfermedades. Comprender estas interacciones abre nuevas oportunidades para intervenciones terapéuticas dirigidas al microbioma con el fin de mejorar los resultados cardiovasculares (1).

La microbiota intestinal influye en la salud cardiovascular modulando las respuestas inmunitarias y la inflamación, factores centrales en la patogénesis de las ECV, como la aterosclerosis y la insuficiencia cardíaca. El metabolismo del triptófano por parte de la microbiota intestinal afecta la homeostasis inmunitaria a través del receptor de hidrocarburos arílicos (AhR), impactando así en la salud cardiovascular (1). Además, la microbiota intestinal afecta el metabolismo de los lípidos y la función endotelial, ambos críticos en el desarrollo de las ECV (2). Metabolitos como el óxido de trimetilamina (TMAO) y los ácidos grasos de cadena corta (SCFA) influyen en la aterosclerosis y la activación plaquetaria, contribuyendo al riesgo cardiovascular (3).

Modular el microbioma intestinal a través de intervenciones dietéticas, prebióticos y probióticos ofrece estrategias potenciales para la prevención y el manejo de las ECV (2;4). Se ha relacionado la dieta mediterránea y la reducción del consumo de carne roja con cambios beneficiosos en la microbiota intestinal, lo que podría reducir el riesgo cardiovascular (3).

A pesar de los hallazgos prometedores, existen desafíos como la variabilidad metodológica y la necesidad de enfoques personalizados en la investigación del microbioma (4). La investigación futura debería centrarse en elucidar los mecanismos moleculares precisos y en desarrollar terapias dirigidas para aprovechar los conocimientos sobre el microbioma en beneficio de la salud cardiovascular (5).

El objetivo de este artículo es analizar la influencia de la microbiota intestinal en la aterosclerosis y la salud cardiovascular, destacando el papel de los metabolitos microbianos y las intervenciones dietéticas y terapéuticas, como probióticos y prebióticos. Además, se abordarán los desafíos y oportunidades en la personalización de tratamientos basados en el microbioma para mejorar los resultados en pacientes con riesgo cardiovascular.

Metodología:

Este documento presenta un análisis bibliográfico descriptivo basado en una selección de 27 investigaciones que cumplen con los criterios de inclusión establecidos. Los estudios seleccionados, publicados entre 2020 y 2025, están escritos en inglés o español. La recopilación de estos trabajos se realizó a través de varias plataformas digitales, incluyendo Elsevier, PubMed y Google Scholar, e incluye artículos de revistas académicas, metaanálisis y revisiones sistemáticas. Para la búsqueda, se emplearon términos clave específicos como: Microbiota intestinal, aterosclerosis, salud cardiovascular, metabolitos microbianos, óxido de trimetilamina, probióticos.

Fisiopatología de la aterosclerosis:

La aterosclerosis es una enfermedad compleja que se caracteriza por el engrosamiento de las paredes arteriales debido a la acumulación de lípidos, la inflamación y la disfunción endotelial. Es un factor principal en las enfermedades cardiovasculares, las cuales son una de las principales causas de mortalidad a nivel mundial. La fisiopatología de la aterosclerosis incluye una serie de eventos celulares y moleculares, como trastornos en el metabolismo de los lípidos, respuestas inmunitarias y disfunción de las células endoteliales. Comprender estos mecanismos es esencial para desarrollar estrategias efectivas de prevención y tratamiento (6)

Uno de los mecanismos básicos de la aterosclerosis es la disfunción endotelial. Este es el primer paso en el desarrollo de la enfermedad e implica la activación de las células endoteliales, lo que aumenta la permeabilidad y la adhesión de los leucocitos. Esta disfunción suele ser desencadenada por factores de riesgo tradicionales como la hipertensión y la hiperlipidemia (6; 7). Además, la acumulación de lípidos, en particular el colesterol de lipoproteínas de baja densidad, en la pared arterial conduce a la formación de células espumosas y al desarrollo de placas. Este proceso se ve exacerbado por un desequilibrio entre el ingreso y el egreso de colesterol (8; 6).

La inflamación también juega un papel crucial en la aterosclerosis. Células inflamatorias, como los monocitos y los macrófagos, infiltran la pared arterial y liberan citoquinas y enzimas que degradan la matriz extracelular, haciendo que las placas sean vulnerables a la ruptura (8; 9). Cuando una placa se rompe, expone material trombogénico que activa la cascada de coagulación, lo que puede llevar a la formación de un trombo y a eventos clínicos agudos como el infarto de miocardio (6).

Los factores de riesgo tradicionales incluyen la hiperlipidemia, la hipertensión, el tabaquismo y la diabetes, los cuales contribuyen a la disfunción endotelial y a la acumulación de lípidos. Sin embargo, estudios recientes han destacado el papel del microbiota intestinal y sus metabolitos en la modulación de la inflamación y la progresión de la aterosclerosis. La inflamación relacionada con la disbiosis es un área de investigación novedosa (6; 7).

Además de estos factores, otros elementos moleculares como la expresión de microARN, los niveles de vitamina D y el ácido úrico han sido implicados en la fisiopatología de la aterosclerosis, ofreciendo nuevos objetivos potenciales para intervenciones (9).

Microbiota intestinal: composición y función:

La microbiota intestinal está predominantemente constituida por bacterias, siendo Firmicutes y Bacteroidetes los filos más abundantes . Además de las bacterias, el intestino alberga virus, hongos y protozoos, lo que contribuye a su complejidad y diversidad funcional (10; 11).

La microbiota intestinal desempeña roles clave en la salud humana. En términos de digestión y metabolismo, la microbiota ayuda en la descomposición de carbohidratos complejos y en la síntesis de vitaminas esenciales (12). También juega un papel crucial en la modulación del sistema inmunitario del huésped, mejorando la defensa contra patógenos (10; 13). Además, la microbiota influye en el eje intestino-cerebro, afectando el estado de ánimo y el comportamiento (12).

Sin embargo, un desequilibrio en la microbiota, conocido como disbiosis, está relacionado con diversas enfermedades, como la obesidad, la enfermedad inflamatoria intestinal y la diabetes (12; 11). Para restaurar el equilibrio microbiano y tratar estas enfermedades, se están explorando varias estrategias terapéuticas. Entre estas estrategias se incluyen los probióticos, los prebióticos y el trasplante de microbiota fecal (14; 12).

Interacciones entre la microbiota intestinal y el sistema cardiovascular:

La microbiota intestinal influye significativamente en la salud cardiovascular, especialmente a través de su impacto en la aterosclerosis. Esta interacción se produce principalmente mediante metabolitos derivados de la microbiota, que pueden afectar la salud vascular y contribuir al desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Los mecanismos por los cuales la microbiota intestinal influye en la aterosclerosis implican interacciones complejas entre los metabolitos microbianos, el metabolismo del huésped y las respuestas inmunitarias.

Uno de los metabolitos clave derivados de la microbiota es el óxido de trimetilamina, producido por las bacterias intestinales a partir de la colina y la carnitina de la dieta, presentes en la carne roja y otros productos animales. Este metabolito se ha relacionado con un mayor riesgo de aterosclerosis, ya que promueve la acumulación de colesterol en los macrófagos y la formación de células espumosas, que son pasos críticos en el desarrollo de las placas (3; 15).

Otro grupo importante de metabolitos son los ácidos grasos de cadena corta, como el acetato, el propionato y el butirato, que se producen mediante la fermentación de fibras dietéticas. Estos ácidos grasos tienen propiedades antiinflamatorias y pueden mejorar la función endotelial, lo que podría reducir el riesgo de aterosclerosis (3; 15). Por otro lado, los lipopolisacáridos, que son componentes de la membrana externa de las bacterias Gram-negativas, pueden translocarse al torrente sanguíneo y desencadenar una inflamación sistémica, un factor clave en la progresión de la aterosclerosis (15; 16).

La inflamación y la modulación inmunitaria son aspectos críticos en los cuales la microbiota intestinal influye en la salud vascular. Los metabolitos como los lipopolisacáridos pueden activar respuestas inmunitarias, llevando a una inflamación crónica y al daño vascular (15; 16). Además, la dieta desempeña un papel significativo en la composición de la microbiota intestinal. Una dieta occidental, rica en grasas saturadas, puede llevar a una disbiosis y a un mayor riesgo cardiovascular, mientras que dietas ricas en fibras y bajas en carne roja pueden promover un perfil microbiano más saludable, reduciendo potencialmente el riesgo de enfermedades cardiovasculares (3; 16).

Aunque el papel de la microbiota intestinal en la salud cardiovascular está bien documentado, es importante considerar la naturaleza bidireccional de esta relación. Factores del huésped, como la dieta, los estados de enfermedad y el uso de medicamentos, pueden alterar la microbiota intestinal, que a su vez afecta los resultados cardiovasculares. Esta interacción dinámica sugiere que las intervenciones dirigidas a la microbiota intestinal, como los probióticos y las modificaciones dietéticas, tienen un gran potencial para gestionar y prevenir las enfermedades cardiovasculares (3; 15).

Evidencia clínica y preclínica de la relación entre microbiota y aterosclerosis:

Los estudios preclínicos en modelos animales han proporcionado información valiosa sobre la relación entre la microbiota intestinal y la aterosclerosis. En ratones hembras con deficiencia de receptores de lipoproteínas de baja densidad, las alteraciones en la microbiota intestinal exacerbaron el daño a la barrera intestinal y la inflamación sistémica, promoviendo la aterosclerosis. Esto fue especialmente evidente después de la ovariectomía, simulando condiciones posmenopáusicas. Intervenciones como el trasplante de microbiota fecal y el uso de antibióticos redujeron la inflamación y la aterosclerosis al restaurar la integridad de la barrera intestinal (17).

Además, se ha encontrado que la señalización de interleucina 17RC en las células epiteliales intestinales regula la composición de la microbiota y la inflamación. La eliminación de interleucina 17RC aumentó la permeabilidad intestinal y la aterosclerosis, indicando el papel protector de esta vía de señalización en el mantenimiento de la función de la barrera intestinal y el control de la inflamación (18).

Los estudios clínicos en humanos también han examinado la composición de la microbiota y su relación con la aterosclerosis. Un estudio comparó la microbiota oral de pacientes con aterosclerosis con la de controles sanos, encontrando cepas bacterianas específicas asociadas con mayor o menor riesgo de aterosclerosis. Por ejemplo, Actinomyces oris y Enterococcus faecalis se vincularon con un mayor riesgo, mientras que otras cepas como Enterococcus munotii se asociaron con un riesgo reducido (19).

La evidencia clínica sugiere que la disbiosis intestinal contribuye a la aterosclerosis al afectar el metabolismo de los lípidos, el estrés oxidativo y la inflamación. Se ha demostrado que los probióticos y los compuestos fenólicos modulan la microbiota intestinal, mejorando estos parámetros y potencialmente sirviendo como intervenciones terapéuticas (20; 21).

Factores que modulan la relación entre microbiota y aterosclerosis:

La relación entre la dieta, la microbiota y la aterosclerosis es compleja y multifacética. La dieta influye significativamente en la composición de la microbiota intestinal, que a su vez impacta en el desarrollo y la progresión de la aterosclerosis. Los probióticos, los prebióticos y los simbióticos han emergido como moduladores potenciales de la microbiota intestinal, ofreciendo prometedoras vías para mejorar la salud cardiovascular (22).

La influencia de la dieta en la microbiota y la aterosclerosis es notable. Los componentes dietéticos desempeñan un papel crucial, donde las dietas altas en grasas y bajas en fibra son conocidas por inducir disbiosis de la microbiota intestinal. Esta disbiosis promueve la aterosclerosis al aumentar el tráfico de linfocitos del intestino hacia la periferia y la acumulación de células T en las placas ateroscleróticas (22). Además, la microbiota intestinal metaboliza los componentes dietéticos en metabolitos como el óxido de trimetilamina, asociado con un mayor riesgo de aterosclerosis, mientras que las fibras dietéticas resultan beneficiosas (23).

El impacto de los probióticos, los prebióticos y los simbióticos es significativo. Los probióticos, que son bacterias beneficiosas, pueden mejorar los perfiles lipídicos, reducir el estrés oxidativo y disminuir la inflamación, influyendo positivamente en los parámetros relacionados con la aterosclerosis (20). Por su parte, los prebióticos y los simbióticos fomentan la colonización de bacterias beneficiosas, modulando la microbiota intestinal y potencialmente reduciendo el riesgo de enfermedades cardiovasculares a través del eje intestino-corazón (24).

Los mecanismos de modulación de la microbiota son diversos. El eje intestino-corazón juega un papel crucial en la salud cardiovascular, donde la modulación de la microbiota intestinal afecta la salud cardiovascular a través de vías sistémicas, incluyendo la reducción de metabolitos nocivos y el aumento de poblaciones microbianas beneficiosas (24). Además, los cambios inducidos por la dieta en la microbiota pueden influir en el tráfico de células inmunitarias, afectando la formación y progresión de las placas ateroscleróticas (22).

Microbiota intestinal como objetivo terapéutico en la prevención y tratamiento de la aterosclerosis:

Las intervenciones actuales y potenciales en el manejo de la aterosclerosis incluyen el uso de probióticos y compuestos fenólicos, que han mostrado potencial para modular la microbiota intestinal y mejorar parámetros relacionados con la aterosclerosis. Estos componentes pueden disminuir la permeabilidad intestinal, reducir los niveles de metabolitos perjudiciales como el óxido de trimetilamina y los lipopolisacáridos, y alterar la diversidad de la microbiota. Estos efectos combinados contribuyen a la prevención y tratamiento de la aterosclerosis (20; 25).

Por otro lado, las intervenciones personalizadas basadas en inteligencia artificial están emergiendo como una herramienta prometedora. La inteligencia artificial puede analizar perfiles individuales del microbioma intestinal para predecir respuestas a tratamientos y optimizar las estrategias terapéuticas. Este enfoque personalizado es crucial dado que las firmas de la microbiota intestinal varían significativamente entre individuos, lo que puede mejorar considerablemente los resultados del tratamiento para la aterosclerosis (26).

Además, se han identificado ciertos probióticos con efectos reductores de lípidos que pueden inhibir la inflamación aterosclerótica y suprimir metabolitos bacterianos aterogénicos, ofreciendo una vía terapéutica prometedora (25).

Sin embargo, existen desafíos y consideraciones importantes que deben abordarse. La traducción de hallazgos preclínicos a terapias humanas presenta dificultades debido a la variabilidad en la microbiota humana, las diferencias en dieta y estilo de vida, y la complejidad de los ecosistemas intestinales humanos. Estos factores pueden afectar la eficacia y seguridad de las terapias dirigidas a la microbiota (27; 21).

Finalmente, se requiere una comprensión más profunda de los mecanismos por los cuales la microbiota intestinal influye en la aterosclerosis para desarrollar intervenciones efectivas. Las lagunas actuales en el conocimiento limitan la capacidad de diseñar terapias específicas (21).

Conclusiones:

La microbiota intestinal desempeña un papel crucial en la salud cardiovascular, influyendo notablemente en el desarrollo y progresión de la aterosclerosis. Metabolitos derivados de la microbiota, como el óxido de trimetilamina y los ácidos grasos de cadena corta, afectan el metabolismo de los lípidos, el estrés oxidativo y la inflamación. Esto resalta la importancia de mantener un equilibrio saludable de la microbiota para prevenir enfermedades cardiovasculares.

Las intervenciones terapéuticas que modulan la microbiota intestinal, como el uso de probióticos, compuestos fenólicos y estrategias dietéticas, han demostrado ser prometedoras para mejorar los parámetros relacionados con la aterosclerosis. Estas intervenciones pueden disminuir la permeabilidad intestinal, reducir los niveles de metabolitos perjudiciales y alterar positivamente la diversidad de la microbiota, ofreciendo nuevas vías para la prevención y tratamiento de enfermedades cardiovasculares.

A pesar de los avances, la implementación de terapias basadas en la microbiota enfrenta desafíos significativos, como la variabilidad en la composición del microbioma humano y la complejidad de los ecosistemas intestinales. Además, se necesita una comprensión más profunda de los mecanismos exactos por los cuales la microbiota influye en la aterosclerosis para desarrollar intervenciones más específicas y eficaces. La investigación futura debe centrarse en superar estos desafíos y en la personalización de tratamientos para mejorar los resultados en pacientes con enfermedades cardiovasculares.

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