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“Análisis longitudinal del microbioma pulmonar, la respuesta inmunitaria y el metabolismo en la neumonía asociada al ventilador”. Premio Academia Nacional de Medicina a la Investigación Científica 2025 en la categoría: Mejor trabajo en cuidado intensivo. Artículo basado en la presentación del Dr. Luis Felipe Reyes, investigador principal.
Los pulmones no son órganos estériles; en ellos se reconoce la presencia de comunidades microbianas complejas. Estas comunidades, conformadas por bacterias, virus y hongos, interactúan de manera dinámica y desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la salud pulmonar. A este conjunto se le denomina microbioma pulmonar, y su equilibrio es esencial para permitir una adecuada interacción con el ambiente y el funcionamiento normal del sistema respiratorio.
La composición y diversidad del microbioma pulmonar depende de múltiples factores, entre ellos la interacción con el medio ambiente, las comorbilidades, el hábito de fumar, la dieta y el consumo de probióticos. Cuando estas comunidades microbianas se alteran de manera significativa, se produce un fenómeno conocido como disbiosis, el cual puede traducirse en el desarrollo o la progresión de diversas enfermedades respiratorias.
En las unidades de cuidado intensivo, una de las intervenciones más frecuentes y vitales es la ventilación mecánica, cuyo impacto positivo en la supervivencia fue evidente durante la pandemia por COVID-19. No obstante, esta intervención se asocia a complicaciones relevantes, siendo la neumonía asociada a la ventilación mecánica una de las más importantes. Esta patología se produce, en gran medida, cuando se pierde la biodiversidad del microbioma pulmonar y uno o pocos microorganismos proliferan de forma predominante, generando un proceso infeccioso.
El abordaje de este problema presenta múltiples limitaciones metodológicas. Existen diferencias en los tipos de muestras recolectadas, en su procesamiento y en el escaso número de estudios longitudinales que analicen de manera dinámica los cambios del microbioma durante la estancia en la unidad de cuidado intensivo. Además, el conocimiento sobre los cambios metabolómicos asociados a estas intervenciones es limitado, y los estudios disponibles suelen incluir tamaños de muestra pequeños y poco representativos.
El objetivo principal del estudio fue determinar si los pacientes que desarrollan neumonía asociada a la ventilación mecánica presentan, desde el inicio, características particulares del microbioma pulmonar, así como perfiles inmunológicos y metabolómicos que los predispongan a esta complicación, ya que la neumonía continúa presentándose incluso en contextos de alta adherencia a los protocolos clínicos.
El estudio se inició en el año 2020 con el reclutamiento de pacientes que ingresaban a la unidad de cuidado intensivo, requerían ventilación mecánica y no presentaban enfermedad pulmonar previa. Durante las primeras doce horas recolectaron muestras pulmonares para evaluar el microbioma, el metaboloma y la respuesta inmunológica local, seguidas de muestreos seriados para analizar su evolución en el tiempo. Incluyeron 141 pacientes, de los cuales cerca de la mitad desarrollaron neumonía asociada a la ventilación mecánica.
Entre más diverso es el conjunto de microorganismos -virus, hongos y bacterias- que habitan en los pulmones, más saludable suele ser este órgano. Esta diversidad se evalúa mediante dos conceptos: la diversidad alfa mide la variedad de microbios dentro de un mismo pulmón, mientras que la diversidad beta mide cuán diferentes son esas comunidades microbianas en dos o más pulmones. Al analizar las muestras iniciales, se observó que los pacientes que posteriormente desarrollaron neumonía asociada a la ventilación mecánica presentaban una diversidad beta diferente frente a quienes no la desarrollaron, lo que sugiere que ya tenían características pulmonares distintas desde antes de ingresar al hospital y que los hacían más propensos a la enfermedad. Sin embargo, en las muestras tomadas a lo largo del tiempo, estas diferencias se hicieron menos evidentes. Además, la diversidad alfa no mostró cambios significativos ni al inicio ni durante el seguimiento, lo que indica que no se identificó una alteración clara y constante del microbioma pulmonar asociada al desarrollo de la neumonía.
Por otro lado, al estudiar la respuesta inflamatoria, se encontró que ciertas proteínas relacionadas con la inflamación, como el factor de necrosis tumoral y las interleuquinas 1 beta y 6, aumentaban tanto al inicio de la ventilación mecánica como con el desarrollo de la neumonía, reflejando un proceso infeccioso activo. Algunas de estas moléculas, en especial la interleuquina 1 beta, podrían incluso influir desde etapas tempranas en la evolución de la enfermedad. Finalmente, el análisis del metabolismo mostró cambios profundos en los pacientes que desarrollaron neumonía, como la disminución del metabolismo del ácido pirúvico y el aumento de otros compuestos, lo que indica una reprogramación metabólomica marcada. Estos cambios sugieren una mayor dependencia de la glicólisis anaerobia y alteraciones del ciclo de Krebs, hallazgos que son coherentes con lo que se espera en el contexto de una infección grave.
La biodiversidad del microbioma pulmonar no es el único factor determinante en el desarrollo de la neumonía asociada a la ventilación mecánica, lo que resalta la importancia de las intervenciones clínicas, la respuesta del huésped y los cambios inmunometabólicos. Se debe seguir estudiando el papel de las interleuquinas como la interleuquina 1 beta, las interleuquinas 1-6 y el factor de necrosis tumoral porque los investigadores creen que juegan un papel fundamental en la neumonía asociada a la ventilación mecánica y seguramente podrían ser dianas terapéuticas por explorar para prevenir este tipo de neumonía, así como para tratar y disminuir la severidad de la enfermedad una vez desarrollada.
El trabajo fue posible gracias a un esfuerzo colaborativo de un equipo multidisciplinario que integró instituciones académicas y clínicas de Colombia, Estados Unidos y Singapur.
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Intervención del Dr. Reyes en:
ENTREGA PREMIOS A LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA – ACADEMIA NACIONAL DE MEDICINA
Artículo. Victoria Rodríguez G. Comunicaciones Academia Nacional de Medicina
