Estudiar los microbiomas de anfibios, un campo de investigación reciente

Por María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC

Estudiar a la comunidad de microorganismos –bacterias, virus, hongos o arqueas– que forman parte de un organismo, ha cobrado relevancia desde hace algunas décadas. Lo anterior porque se ha visto que la convivencia entre ellos y su hospedero (ser humano, animales) no siempre es perjudicial, sino que también brindan un factor protector contra enfermedades.

En animales, una de las líneas de investigación que ha ido tomando auge desde hace ya casi dos décadas son los estudios del microbioma en anfibios. Entre los primeros descubrimientos están que algunas de las bacterias que habitan en la piel de los anfibios tienen la capacidad de inhibir el crecimiento de hongos patógenos, que han afectan a estas poblaciones en todo el mundo.

A partir de este descubrimiento se abrió todo un mundo de investigación con la idea de entender cuál es el papel de este microbioma y de qué manera protege de infecciones a los hospederos.

En México existen pocas líneas de investigación enfocadas en el estudio de los microbiomas de anfibios; una de ellas es dirigida por la doctora Eria Rebollar Castillo, del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, quien se ha enfocado en entender qué factores externos ambientales, como aquellos internos –es decir, del organismo de los anfibios–, modulan o influyen sobre la microbiota de su piel.

La investigadora explica para Ciencia UNAM que se cree que, por un lado, estos microbiomas, al estar en la piel, están expuestos a distintas condiciones y microorganismos ambientales, lo que tiene una influencia sobre cuáles de ellos se desarrollan en la piel húmeda de los anfibios.

“Pero también los anfibios tienen glándulas secretoras; secretan una serie de péptidos antimicrobianos a la piel, y también hay una interacción entre el hospedero mismo y las bacterias, porque justamente estos péptidos pueden determinar qué bacterias u hongos son capaces de crecer en la mucosa y cuáles no”, explica la investigadora.

De ahí que una de sus líneas principales de investigación está enfocada en entender cuáles son estos factores, si son universales o si distintas especies están sujetas a diferentes presiones impuestas por el ambiente o por el hospedero. Además, también estudia las funciones protectoras de estos microbiomas.

Campo por explorar

Entre las distintas cosas que se conocen sobre las bacterias que habitan en la piel de los anfibios es que la gran mayoría son benéficas o comensales, es decir, se desarrollan ahí y no hacen daño al organismo. Sin embargo, muchas otras, dependiendo de las condiciones del sistema inmune de los organismos, podrían volverse patógenas.

“Son bacterias que podrían ser oportunistas, como nos pasa a los humanos, que coexistimos con bacterias que si tenemos una reducción del sistema inmune nos enfermamos de algo o se nos bajan las defensas… Entonces, hay bacterias que nos comienzan a generar infecciones; lo mismo puede pasar con los anfibios: ellos conviven con un conjunto de organismos en la piel que les pueden ayudar en muchos casos a protegerse de otras infecciones o patógenos externos, pero también en ciertas condiciones podrían cambiar esa dinámica ecológica y volverse oportunistas”.

Asimismo, otro de los aspectos por considerar es qué tan distinto es el microbioma de un anfibio en cautiverio a uno que está en vida silvestre. La doctora Rebollar Castillo, experta en ecología microbiana de anfibios, explica que se sabe que al mover a los organismos a cautiverio su microbiota cambia, sin embargo, aunque algunas bacterias sí se mantienen, en general hay una reducción de la diversidad de microbiota cuando viven en estas condiciones.

Por lo tanto, al llevar a los organismos al cautiverio se pierde una cantidad de microorganismos que vivían en los anfibios mientras éstos se encontraban en vida silvestre. Lo anterior se debe a que los microorganismos ambientales son la fuente de colonización de esa microbiota y al cambiar el ambiente pierden un conjunto de bacterias, lo cual puede afectar su salud.

“Sí hay implicaciones y lo que todavía falta por explorar es sí ese cambio en la diversidad puede tener un efecto en la protección contra patógenos, por ejemplo, si de repente, estando en cautiverio, pueden perder ciertos grupos que eran importantes para protegerse de patógenos… Sin embargo, todavía sabemos poco, al respecto”, puntualiza.

Interacciones entre la microbiota y la piel

La piel del anfibio es húmeda, por el tipo de ambientes donde viven. Así, parte de la estrategia que llevan a cabo para protegerse contra infecciones es generar una mucosa rica en polisacáridos en la piel, que contiene anticuerpos, péptidos antimicrobianos, alcaloides.

De esta forma, interactúan con su microbioma a través de estas secreciones y todo ese cóctel químico que tienen en la piel determina de alguna manera quién puede crecer en ella, es decir, qué tipo de bacteria o de hongos. Hay ciertos grupos que predominan más y, por lo tanto, son los que dominan más estos microbiomas de anfibios, no importando si son ranas o salamandras.

“Las bacterias están directamente sobre la mucosa e interactúan con el sistema inmune del anfibio y creemos que hay una comunicación, aunque en realidad no hay estudios moleculares que evalúen esa interacción tan fina… Yo creo que para allá va el campo, y el siguiente nivel en la investigación es entender los mecanismos de comunicación entre el hospedero, los anfibios y su microbiota”.

Agrega que otra hipótesis que se espera evaluar es si la combinación del sistema inmune propio del anfibio con las bacterias que están en su piel determina si son susceptibles a enfermarse o no.

Hoy existen dos propuestas sobre cómo adquieren los anfibios su microbioma. Una señala que es a través del ambiente, el cual les permitiría tener una alta diversidad de microorganismos en su piel. La segunda, explica la investigadora, es que algunas especies de anfibios pueden obtenerlo a través de cuidados parentales, es decir, una vez que se ponen los huevos, el padre o la madre, dependiendo de la especie, le dan vueltas a los huevos y a través de este contacto con su piel pudieran estarle transmitiendo sus bacterias.

Factor protector

En México existen alrededor de 70 especies de anfibios que se han visto afectadas por la quitidriomicosis, enfermedad causada por dos hongos patógenos, Batrachochytrium dendrobatidis (bd) y Batrachochytrium salamndrivorans (Bsal), que atacan la piel de los anfibios, provocando paros respiratorios en ellos.

Asimismo, se sabe que algunas bacterias de la piel de los anfibios tienen propiedades antifúngicas, es decir, evitan el crecimiento de los hongos, por lo que se comenzó a descubrir que muchas de estas bacterias –que crecen naturalmente en el microbioma de la piel– inhiben el crecimiento de este hongo patógeno y son partícipes de la protección contra la quitidriomicosis.

Por lo tanto, hay algunas especies que son suceptibles y otras que no lo son, o sea, que son portadoras y pueden traer el hongo, pero no enfermarse.

Sobre este factor protector, la doctora comenta que un proyecto que ellos llevaron a cabo con ajolotes les dio como primeros resultados que éstos tienen altas concentraciones de Batrachochytrium dendrobatidis, pero no parecen tener signos de la enfermedad. Descubrieron que, a pesar de que este hongo patógeno habita en algunos de ellos, la diversidad bacteriana entre los infectados y los no infectados no cambió.

“De estos ajolotes hemos aislado bacterias de la piel, de algunas de estas especies, y estamos comenzando a ver efectivamente en el laboratorio, al ponerlas a competir contra el hongo, si inhiben el crecimiento; justamente con la idea de pensar que estas bacterias están ayudando a que el hongo no afecte”.

Comenta que existe otra línea de investigación que se ha impulsado en distintos laboratorios,  enfocada en el estudio de probióticos para anfibios, la cual tomó relevancia cuando se descubrió la capacidad antifúngica de las bacterias que habitan en ellos y se comenzaron a hacer ensayos para utilizarlas como probióticos.

“Lo que se ha hecho a nivel laboratorio es tomar las ranas o las salamandras y las bañan en estas bacterias benéficas y después insertan a los organismos con el hongo patógeno y ven qué pasa. En algunos casos se ha visto que la presencia de estas bacterias benéficas previene la enfermedad, sin embargo, no es generalizado, pues en algunas especies, en las que se han hecho exactamente esos ensayos, no se ve ningún efecto. Se piensa que esto podría tener que ver con la especie, pues en algunas las bacterias tienen una función protectora, pero en otras eso no pasa”, concluye.

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