La composición de las poblaciones bacterianas que habitan en nuestro rostro desempeña un papel importante en el desarrollo del acné y otras afecciones cutáneas como el eccema. Dos especies de bacterias predominan en la mayoría de las personas, pero ha sido difícil estudiar cómo interactúan entre sí y cómo estas interacciones pueden contribuir a la enfermedad.

Investigadores del MIT han revelado la dinámica de estas interacciones con mayor detalle que nunca, lo que arroja luz sobre cuándo y cómo aparecen nuevas cepas bacterianas en la piel del rostro. Sus hallazgos podrían orientar el desarrollo de nuevos tratamientos para el acné y otras afecciones, así como optimizar el momento de su aplicación.

Los investigadores descubrieron que muchas cepas nuevas de Cutibacterium acnes, una especie que se cree contribuye al desarrollo del acné, se adquieren durante la adolescencia temprana. Sin embargo, después, la composición de estas poblaciones se vuelve muy estable y no cambia mucho, incluso al exponerse a nuevas cepas.

Esto sugiere que esta etapa de transición podría ser la mejor ventana para introducir cepas probióticas de C. acnes, dice Tami Lieberman, profesora asociada de ingeniería civil y ambiental, miembro del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencias del MIT y autora principal del estudio.

“Descubrimos que existen dinámicas sorprendentes, y estas dinámicas nos brindan información sobre cómo diseñar una terapia probiótica”, afirma Lieberman. “Si supiéramos que una cepa puede prevenir el acné, estos resultados sugerirían que deberíamos asegurarnos de aplicarla en las primeras etapas de la transición a la edad adulta para que realmente se injerte”.

Jacob Baker, doctorado (promoción 24), actual director científico de Taxa Technologies, es el autor principal del artículo, publicado hoy en Cell Host and Microbe. Otros autores son el estudiante de posgrado del MIT Evan Qu, el investigador posdoctoral del MIT Christopher Mancuso, la estudiante de posgrado de la Universidad de Harvard A. Delphine Tripp y la exinvestigadora posdoctoral del MIT Arolyn Conwill, doctora (promoción 18).

Dinámica microbiana

Aunque C. acnes se ha relacionado con el desarrollo del acné, aún no se sabe con certeza por qué el acné se desarrolla en algunas personas y no en otras. Es posible que algunas cepas sean más propensas a causar inflamación cutánea o que existan diferencias en la respuesta del sistema inmunitario del huésped a la bacteria, afirma Lieberman. Actualmente existen cepas probióticas de C. acnes que se cree que ayudan a prevenir el acné, pero sus beneficios no se han demostrado.

Junto con C. acnes , la otra bacteria predominante en el rostro es Staphylococcus epidermidis. Juntas, estas dos cepas constituyen aproximadamente el 80 % de las cepas del microbioma cutáneo facial adulto. Ambas especies existen en diferentes cepas, o linajes, que varían en un pequeño número de mutaciones genéticas. Sin embargo, hasta ahora, los investigadores no habían podido medir con precisión esta diversidad ni rastrear su evolución a lo largo del tiempo.

Aprender más sobre esas dinámicas podría ayudar a los investigadores a responder preguntas clave que podrían ayudarlos a desarrollar nuevos tratamientos probióticos para el acné: ¿Qué tan fácil es para los nuevos linajes establecerse en la piel y cuál es el mejor momento para introducirlos?

Para estudiar estos cambios poblacionales, los investigadores tuvieron que medir la evolución de las células individuales a lo largo del tiempo. Para ello, comenzaron obteniendo muestras del microbioma de 30 niños de una escuela del área de Boston y de 27 de sus padres. El estudio de miembros de una misma familia permitió a los investigadores analizar la probabilidad de transferencia de diferentes linajes entre personas en contacto cercano.

En aproximadamente la mitad de los individuos, los investigadores pudieron tomar muestras en múltiples momentos, y en el resto, solo una vez. Para cada muestra, aislaron células individuales, las cultivaron en colonias y luego secuenciaron sus genomas.

Esto permitió a los investigadores conocer cuántos linajes se encontraron en cada persona, cómo evolucionaron con el tiempo y cuán diferentes eran las células del mismo linaje. A partir de esta información, los investigadores pudieron inferir qué había sucedido con esos linajes en el pasado reciente y cuánto tiempo habían estado presentes en el individuo.

En total, los investigadores identificaron 89 linajes de C. acnes y 78 de S. epidermidis , con hasta 11 de cada uno presentes en el microbioma de cada persona. Estudios previos habían sugerido que, en el microbioma cutáneo facial de cada persona, los linajes de estas dos bacterias cutáneas se mantienen estables durante largos periodos de tiempo, pero el equipo del MIT descubrió que estas poblaciones son, en realidad, más dinámicas de lo que se creía.

“Queríamos saber si estas comunidades eran realmente estables y si podía haber momentos en que no lo fueran. En particular, si la transición a un microbioma similar al de la piel adulta conllevaría una mayor tasa de adquisición de nuevos linajes”, afirma Lieberman.

Durante los primeros años de la adolescencia, el aumento en la producción hormonal produce un aumento de la grasa en la piel, lo cual constituye una buena fuente de alimento para las bacterias. Se ha demostrado previamente que, durante esta etapa, la densidad bacteriana en la piel del rostro se multiplica por aproximadamente 10 000. En este estudio, los investigadores descubrieron que, si bien la composición de las poblaciones de C. acnes tiende a mantenerse muy estable a lo largo del tiempo, los primeros años de la adolescencia ofrecen la oportunidad de que aparezcan muchos más linajes de C. acnes.

“En el caso de C. acnes , pudimos demostrar que las personas contraen cepas a lo largo de la vida, pero muy raramente”, afirma Lieberman. “Observamos la mayor tasa de influjo durante la transición de los adolescentes a un microbioma cutáneo más parecido al de los adultos”.

Los hallazgos sugieren que el mejor momento para aplicar tratamientos probióticos tópicos para el acné es durante los primeros años de la adolescencia, cuando podría haber más oportunidades para que las cepas probióticas se establezcan.

Rotación de población

Más tarde en la edad adulta, hay un poco de intercambio de cepas de C. acnes entre los padres que viven en el mismo hogar, pero la tasa de rotación en el microbioma de cada persona individual todavía es muy baja, dice Lieberman.

Los investigadores descubrieron que S. epidermidis presenta una tasa de renovación mucho mayor que C. acnes : cada cepa de S. epidermidis vive en el rostro un promedio de menos de dos años. Sin embargo, no se observó mucha superposición en los linajes de S. epidermidis compartidos por miembros de un mismo hogar, lo que sugiere que la transferencia de cepas entre personas no es la causa de esta alta tasa de renovación.

“Eso sugiere que algo impide la homogeneización entre las personas”, dice Lieberman. “Podría deberse a la genética o al comportamiento del huésped, o a que las personas usan diferentes tópicos o humectantes, o a una restricción activa de nuevos migrantes de las bacterias que ya están presentes en ese momento”.

Ahora que han demostrado que se pueden adquirir nuevas cepas de C. acnes durante la adolescencia temprana, los investigadores esperan estudiar si el momento de esta adquisición afecta la respuesta del sistema inmunitario. También esperan aprender más sobre cómo las personas mantienen poblaciones microbianas tan diferentes, incluso al exponerse a nuevos linajes a través del contacto cercano con familiares.

“Queremos comprender por qué cada uno de nosotros tiene comunidades de cepas únicas a pesar de la constante accesibilidad y alta rotación, específicamente de S. epidermidis ”, afirma Lieberman. “¿Qué impulsa esta rotación constante de S. epidermidis y cuáles son las implicaciones de estas nuevas colonizaciones para el acné durante la adolescencia?”

La investigación fue financiada por el Centro de Informática y Terapéutica del Microbioma del MIT, un Premio de la Fundación de la Familia Smith a la Excelencia en Investigación Biomédica y los Institutos Nacionales de Salud.

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