Microbioma intestinal y sus asociaciones con la infección por SARS-CoV-2, la dieta y la polimedicación: Estudio metagenómico y computacional en población anciana institucionalizada y pacientes con persistencia viral

• Autores: Cristina Jiménez Arroyo
• Directores de la Tesis: M. Victoria Moreno-Arribas (dir. tes.), Natalia Molinero García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 323
• Tribunal Calificador de la Tesis: Rosa María del Campo Moreno (presid.), Miguel Rebollo Hernanz (secret.), Susana Delgado Palacio (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias de la Alimentación por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biomatemáticas
      • Bioestadística
    • Microbiología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • El microbioma humano es esencial para la salud a lo largo de la vida. Aunque su complejidad no se comprende totalmente, su aplicación clínica e industrial está en constante expansión. Una de las cuestiones más debatidas en la investigación del microbioma es la definición de un microbioma humano "sano", debido a la variabilidad microbiana en diferentes escalas espaciales y temporales, y la dificultad de aplicar una definición unificada. Esta perspectiva adquiere todavía mayor relevancia en el contexto del envejecimiento, donde la disminución de la reserva fisiológica intensifica los efectos del microbioma, subrayando la necesidad de enfoques específicos. Además, la trayectoria de los cambios en el microbioma asociados con el envejecimiento saludable y no saludable puede diferir significativamente, siendo el entorno asistencial una covariable clave en esta dinámica. La COVID-19 y la infección por SARS-CoV-2 han añadido una nueva dimensión a la investigación del microbioma, destacando su papel en la respuesta frente al virus, especialmente en individuos con positividad persistente y en poblaciones vulnerables, como los residentes institucionalizados en centros geriátricos.

    Esta Tesis Doctoral aborda, mediante metagenómica shotgun, la caracterización composicional y funcional del microbioma intestinal de residentes geriátricos, analizando su relación con factores individuales y específicos de esta población. Además, se evalúa el impacto de la infección por SARS-CoV-2 en el microbioma de los residentes y en individuos con persistencia viral, con el objetivo de profundizar en la interacción del virus con el ecosistema intestinal.

    El primer bloque se ha centrado en pacientes con positividad persistente en RT-PCR para el virus SARS-CoV2 (n = 28), divididos en dos grupos: aquellos que eliminaron el virus en un plazo de 30 días (grupo control, n = 13), y aquellos que continuaron dando positivo después de 30 días (grupo PCR+, n = 15). Los resultados mostraron cómo la interacción huésped-microbiota varía según la duración de la presencia viral. La caracterización metagenómica de las muestras fecales junto con el análisis integral de variables clínicas, inmunológicas y ambientales permitió identificar diferencias significativas en taxones, rutas metabólicas, patrones dietéticos y marcadores inmunológicos, dependiendo del tiempo de eliminación del virus del organismo. Estos resultados resaltan la importancia del microbioma intestinal y la dieta en la recuperación post-viral.

    Como eje central de la Tesis, se llevó a cabo una caracterización muy completa del microbioma intestinal de residentes en 18 centros geriátricos, analizando 307 muestras fecales e integrando datos metagenómicos con metadatos clínicos, dietéticos y del entorno residencial. Este análisis reveló un ecosistema microbiano caracterizado por una baja diversidad, e influenciado tanto por factores del huésped (edad, sexo, IMC) como por el entorno institucional y el tiempo de permanencia en la residencia. La infección por SARS-CoV-2 en esta población se asoció con un perfil microbiano alterado, mantenido en el tiempo, especialmente en residentes con síntomas más graves. Además, se identificaron taxones microbianos y patrones funcionales que podrían actuar como potenciales biomarcadores de riesgo de la infección.

    Otro pilar fundamental del trabajo fue la evaluación del impacto de la polimedicación y las comorbilidades sobre el microbioma intestinal de los residentes. Mediante un abordaje detallado de 206 medicamentos (agrupados en 81 categorías) y 558 enfermedades prevalentes en adultos mayores (agrupadas en 216 categorías), se establecieron modelos de regresión lineal que, por primera vez en esta población, evidenciaron asociaciones entre la polimedicación y taxones específicos, rutas metabólicas microbianas y las condiciones de salud de los residentes. Los resultados destacaron cómo los fármacos de uso frecuente en la población mayor, así como las comorbilidades coexistentes, afectan tanto la composición como la estabilidad funcional del microbioma.

    Para completar estas observaciones y profundizar en algunos de los mecanismos de acción de la medicación sobre el microbioma de los residentes, se realizó un estudio in vitro de simulación gastrointestinal. En concreto, se evaluó el efecto de la administración de fármacos con distintos objetivos terapéuticos, tanto de manera individual como combinada, sobre la microbiota colónica en condiciones fisiológicas controladas, utilizando la Plataforma de simulación simgi®. Los resultados confirmaron las observaciones in vivo, mostrando que la polimedicación altera la composición microbiana intestinal, con un efecto acumulativo cuando se combinan distintos medicamentos. El estudio in vitro también permitió evaluar las interacciones polimedicación-dieta-microbiota sobre la homeostasis intestinal. Se encontró que una dieta equilibrada mitiga parcialmente los efectos de la medicación, favoreciendo configuraciones microbianas más resilientes.

    En conjunto, este trabajo representa una contribución novedosa al conocimiento sobre cómo el microbioma intestinal puede influir y ser influido en un entorno clínico individualizado y poblacional único, arrojando luz sobre la influencia de factores modificables como la dieta y la medicación en la salud intestinal. La combinación de enfoques metagenómicos y computacionales avanzados, integración de datos clínicos y modelos experimentales innovadores, ha permitido caracterizar estas interacciones con una perspectiva holística sin precedentes. Desde un punto de vista científico, los resultados refuerzan la relevancia del microbioma como posible herramienta predictiva y terapéutica, también en el entorno de las residencias geriátricas. Desde una perspectiva social, subrayan la necesidad de diseñar estrategias nutricionales personalizadas y de abordar las enfermedades y pautas de polimedicación, atendiendo a las particularidades de esta población, para contribuir a reducir el riesgo de complicaciones y promover un envejecimiento más saludable, mejorando así su calidad de vida.