Figura 1. Tipos de microbiota intestinal presente en población sana [11].
Figura 2. Proceso de identificación, exclusión y selección de artículos.
Tabla I. Análisis de metabolitos bacterianos. |
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Metabolitos bacterianos en comparación con controles |
Zhang, 2018 [17] |
Las bacterias productoras de butirato y lactato son menos abundantes en el grupo con TEA, y estos metabolitos están disminuidos en las heces de autistas. Las bacterias degradadoras de mucina y productoras de otros SCFA son más abundantes en el grupo con TEA |
Wang, 2019 [21] |
Treinta y un metabolitos diferenciales entre grupos con TEA y controles ligados a cambios en la microbiota. Los productos del metabolismo del glutamato están significativamente disminuidos: se propone el ácido 2-ceto-glutámico como potencial biomarcador de TEA |
Carissimi, 2019 [22] |
Niveles séricos de marcadores de inflamación periférica (IL-10, TNF-alfa, TGF-β, NT y SORT-1) aumentados en pacientes con TEA. Niveles fecales de HMGB1 correlacionan con la gravedad de síntomas gastrointestinales en TEA Disminución en el catabolismo del 3,3-fenilpropionato (metabolito del ácido propiónico), atribuible a menor actividad de colonias de E. coli |
Orozco, 2019 [23] |
Niveles más bajos de 2-aminobutirato, 2-hidroxibutirato y 3-hidroxiisobutirato en el plasma de TEA, pero mayores de betaína, colina, ácido aconítico, lactato, ornitina y determinados aminoácidos (alanina, arginina, asparagina, glicina, histidina y serina): sugieren alteraciones en funcionalidad mitocondrial, síntesis de glutatión, metabolismo de sustratos de un único carbono, ciclo de Krebs y metabolismo de nitrógeno (ciclo de la urea) |
Tomova, 2020 [24] |
Elevación de los niveles de la proteína S100B, con correlación positiva en los resultados de la subescala de comunicación del ADI-R: sugiere activación inflamatoria y daño en células de la glía (atrocitos y microglía) encargados de modular la inflamación y la conectividad neural Incremento de la calprotectina fecal y aumento en la proteína inflamatoria de macrófagos 1β (MIP-1β) con correlación positiva en la puntuación total del ADOS-2 |
Luna, 2017 [25] |
Mayor secreción de IL-6 por parte de la mucosa intestinal. Relación de citocinas proinflamatorias con Clostridiales Aumento de metabolitos serotoninérgicos en la biopsia (5-HIAA) y reducción de los niveles de triptófano |
Coretti, 2018 [26] |
F. prausnitzii, R. torques y E. eligens presentaron asociación positiva con niveles de butirato |
Zurita, 2019 [27] |
Elevación serológica de citocinas (IL-6, IFN-γ, TGF-β1 y MCP-1) |
Kang, 2018 [28] |
En el TEA se detecta un incremento de isopropanol, p-cresol, caprato y aspartato, y reducción de GABA, nicotinato, glutamina y timina |
Rangel-Huerta, 2019 [29] |
En plasma de TEA encuentran alteraciones en 91 metabolitos de la lanzadera malato-aspartato (involucrada en la fosforilación oxidativa y la producción de ATP), el ciclo de la urea, el reciclaje de amoníaco, el ciclo de glucosa-alanina, el metabolismo de la β-alanina y las vías metabólicas del aspartato y el triptófano |
ADI-R: Autism Diagnostic Interview-Revised; ADOS: Autism Diagnostic Observation Schedule; ATP: trifosfato de adenosina; GABA: ácido gamma-aminobutírico; IFN: interferón; IL: interleucina; SCFA: short-chain fatty acid; TEA: trastorno del espectro autista; TGF: factor transformador del crecimiento; TNF: factor de necrosis tumoral. |
Tabla II. Caracterización de la microbiota intestinal. |
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Zhang, 2018 [17] |
Wang, 2019 [21] |
Luna, 2017 [25] |
Coretti, 2018 [26] |
Strati, 2017 [30] |
Son, 2015 [31] |
Ma, 2019 [32] |
Liu, 2019 [33] |
Sun, 2019 [34] |
Plaza-Diaz, 2019 [35] |
David, 2018 [36] |
De Angelis, 2013 [37] |
Kong, 2019 [38] |
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Diversidad |
α |
↓ |
↓ |
↑ |
= |
= |
= |
= |
a |
= |
↑ |
↑ |
= |
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β |
a |
a |
↓ |
↓ |
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Radio Bacteroidetes/Firmicutes |
↑B |
↑B |
↓B |
= |
↓F |
↑B |
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Phylum Bacteroidetes |
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Familia |
Especie |
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Bacteroidaceae |
Bacteroides |
↑ |
↑ |
↓ |
↑ |
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Bacteroides fragilis |
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Bacteroides vulgatus |
↓ |
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Porphyromonadaceae |
Parabacteroides |
↓ |
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Porphyromonas |
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Prevotellaceae |
Prevotella |
↓ |
↑ |
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Rikenellaceae |
Alistipes |
↓ |
↑ |
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Alistipes putredinis |
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Phylum Firmicutes |
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Clostridiales clúster I/II |
↑ |
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Clostridiaceae |
Clostridium perfringens |
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Clostridiales clúster XI |
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Clostridiaceae |
Clostridium difficile |
↑ |
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Peptostreptococcaceae |
Peptostreptococcus |
↓ |
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Clostridiales clúster XIVa/XIVb |
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Clostridiaceae |
Clostridium |
↑ |
↑ |
↑ |
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Clostridium leptum |
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Clostridium bolteae |
↑ |
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Eubacteriaceae |
Mogilbacterium |
↓ |
||||||||||||
Eubacterium |
↑ |
↓ |
↓ |
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Lachnospiraceae |
Lachnospira |
↑ |
↓ |
↓ |
↓ |
↓ |
↓ |
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Roseburia |
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Anaerosipes |
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Coprococcus |
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Blautia |
↓ |
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Ruminococcaceae |
Ruminococcus |
↓ |
↑ |
↑ |
↓ |
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Ruminococcus gnavus |
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Faecalibacterium |
↓ |
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F. prausnitzii |
↑ |
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Enterococceceae |
Dorea |
↓ |
↑ |
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Enterococcus |
↑ |
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Lactobacillaceae |
Lactobacillus |
↑ |
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Streptococcaceae |
Streptococcus |
↓ |
↓ |
↓ |
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S. thermophilus |
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Staphylococcaceae |
Staphylococcus |
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Bacillaceae |
Bacillus |
↑ |
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Erysipelotrichaceae |
Turicibacter |
↓ |
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Veillonellaceae |
Dialister |
↓ |
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Veillonella |
↓ |
↓ |
↑ |
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Phylum Proteobacteria |
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Pasteurellaceae |
Haemophilus |
↓ |
↑ |
↑ |
↑ |
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Sutterrellaceae |
Sutterella |
↑ |
↓ |
↑ |
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Enterobacteriaceae |
Enterobacter |
↓ |
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Shigella |
↑ |
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Escherichia |
↓ |
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Klebsiella |
↑ |
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Aeromonas |
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Pseudomonas |
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Phylum Actinobacteria |
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Actinomycetaceae |
Actinomyces |
↑ |
↓ |
↑ |
↑ |
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Mobiluncus |
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Bifidobacteriaceae |
Bifidobacterium |
↑ |
↓ |
↓ |
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Coriobacteriaceae |
Eggerthella |
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Collinsella |
↑ |
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Corynebacterium |
↑ |
↑ |
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Phylum Fusobacteria |
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Fusobacteriacea |
Fusobacterium |
↑ |
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Phylum Verrucomicrobia |
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Verrucomicrobiaceae |
Akkermansia |
↑ |
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↑: incremento; ↓: disminución; =: no hay diferencias; B: Bacteroidetes; F: Firmicutes; a diferencias significativas (sin especificar dirección del cambio). |
Tabla III. Resultados de intervención con prebióticos, probióticos y trasplante de microbiota fecal. |
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Muestra |
Metodología del estudio y valoración |
Resultado en el TEA |
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Kang, 2017 [39] Estados Unidos |
TEA (con síntomas GI): 18 |
Intervención: vancomicina oral durante 14 días. 12-24 horas de ayuno con limpieza intestinal y administración de dosis alta de microbiota intestinal humana estándar (oral o rectal). Luego, dosis baja de mantenimiento por 7-8 semanas. Se aportan IBP durante las 7-8 semanas Evaluación de los síntomas de TEA: CARS, ABC, SRS, PGI-III, VABS-II Evaluación de los síntomas GI: GSRS, Bristol Análisis de la microbiota: secuenciación de ADN microbiano |
La intervención mejoró los síntomas GI y los resultados se mantuvieron tras ocho semanas Mejoría de comportamiento (sin reversión, sostenida durante ocho semanas después de finalizar tratamiento) y en habilidades sociales. La edad de desarrollo aumentó 1,4 años. Sin diferencias entre la administración oral o la rectal Aumento en los niveles de Bifidobacterium, Prevotella y Desulfovibrio, e incremento en la diversidad bacteriana en el grupo con TEA, que se mantiene tras ocho semanas de tratamiento |
Sanctuary, 2019 [41] Estados Unidos |
TEA: 8 Cruzamiento en que cada caso es su propio control |
Intervención: cinco semanas de tratamiento con BCP o Bifidobacterium infantis. Dos días de lavado seguidos de cinco semanas más de tratamiento con el que no fue usado durante el primer ciclo. El orden del tratamiento fue aleatorio Evaluación de los síntomas de TEA: ABC, ABAS-II, RBS-R Evaluación de los síntomas GI: encuesta GIH, QPGS-RIII, Bristol. Análisis de la microbiota: secuenciación de ADN microbiano |
El orden del tratamiento administrado no alteró los resultados. El 87,5% mejoró sólo con BCP, el 100% con combinación BCP + B. infantis No hubo diferencias en las características evaluadas por ABAS-II y RBS-R. Sí se detectó una reducción significativa de comportamientos aberrantes evaluados por ABC durante el tratamiento con BCP en monoterapia El tratamiento no ejerció efecto sobre el enterotipo o tuvo un efecto inconsistente. Tampoco se alteraron los géneros microbianos particulares |
Tomova, 2015 [42] Eslovaquia |
TEA: 10 NT (hermanos): 9 NT (sin relación): 10 |
Intervención: administración de probiótico Children Dophilus, tres veces al día, durante cuatro meses Evaluación de los síntomas de TEA: CARS, ADI Evaluación de los síntomas GI: cuestionarios para padres Análisis de la microbiota: secuenciación de ADN microbiano |
Número y gravedad de síntomas GI significativamente mayor en el grupo con TEA. El TNF-α fecal se correlaciona con clínica digestiva y gravedad del autismo Clínica digestiva: correlación positiva intensa con gravedad del autismo medida por ADI. Sin correlación con CARS Hubo reducción significativa en los niveles de TNF-α fecal y mejoría en la diversidad de la microbiota: incremento en la abundancia de Lactobacillus y descenso de Firmicutes con aumento del radio Bacteroidetes/Firmicutes. Descenso de Desulfovibrio (patógeno en TEA) y de Bifidobacterium (hasta equilibrarse al nivel de los controles sanos) |
Grimaldi, 2018 [43] Reino Unido |
TEA (divididos según dieta con exclusión de gluten y caseína o no): 30 |
Intervención: cada grupo con TEA (dieta de exclusión o no) se divide en dos. Unos reciben placebo y otros prebiótico (galactooligosacárido B-GOS) durante seis semanas Evaluación de los síntomas de TEA: AQ para empatía, EQ-SQ para la capacidad de comprender y procesar emociones y pensamientos, SCAS-P para la ansiedad Evaluación de los síntomas GI: Bristol, cuestionarios diarios de síntomas para padres Evaluación de la efectividad del tratamiento: ATEC |
Las dietas de exclusión tenían un impacto significativo en cuanto a reducción de problemas GI Tras el uso del prebiótico se objetivó, independientemente del tipo de dieta (completa o restrictiva), reducción en dolor abdominal y motilidad intestinal, sin alcanzar significación estadística. Mejoraron los hábitos de sueño (mayor conciliación y menos despertares) El B-GOS se asoció a un incremento de Bifidobacterium, Ruminococcus, familia Lachnospiraceae (Coprococcus, Dorea formicigenerans, Oribacterium), Eubacterium dolchum y Mogibacteriaceae. También aumentó la diversidad en la composición de la microbiota intestinal |
Niu, 2019 [44] China |
TEA (con y sin síntomas GI): 114 NT: 40 |
Intervención: se compara durante cuatro semanas la efectividad entre ABA en combinación con probióticos y el entrenamiento ABA en solitario Evaluación de los síntomas de TEA: ATEC Evaluación de los síntomas GI: cuestionarios para padres Evaluación de la dieta, el sueño, el estado de ánimo y el comportamiento: cuestionarios para padres |
Las puntuaciones ATEC y GI disminuyeron más en el grupo ABA + PB que en ABA solamente, en TEA con síntomas gastrointestinales y sin. En el 83,8% de los niños con TEA, los puntajes totales de ATEC disminuyeron en 8,1 puntos en promedio En la escala ATEC, el 86,7% de los pacientes con TEA sin síntomas GI mejoró, así como el 78,9% de los pacientes con TEA y síntomas GI. No hubo cambios significativos en el grupo control El 86,4% de los TEA con síntomas GI vio reducida su puntuación en el cuestionario de síntomas GI (de 2,26 a 0,84). En este aspecto no hubo mejorías en el grupo control |
Kaluzna, 2012 [45] Polonia |
TEA (con síntomas GI): 22 |
Intervención: administración de cápsulas con Lactobacillus acidophilus dos veces al día durante dos meses Evaluación de los metabolitos de la orina: cromatografía capilar y espectrometría de masa Evaluación de los síntomas de TEA: evaluación clínica |
La suplementación con probióticos conlleva una disminución significativa de los niveles en orina de D-arabinitol, y una mejora significativa en la capacidad de concentrarse y cumplir órdenes. No hubo diferencias en la habilidad para reaccionar a las emociones de otras personas o para mantener contacto visual |
Liu, 2017 [46] China |
TEA (divididos según niveles de retinol): 20 recibieron intervención, 44 fueron controles |
Intervención: suplementación de vitamina A (200.000 UI) durante seis meses en los pacientes con TEA y niveles plasmáticos bajos de retinol (< 1,05 mol/L) Evaluación de los síntomas de TEA: ABC, CARS, SRS Cromatografía líquida de alta resolución para evaluar los niveles de retinol en el plasma |
No hubo diferencias significativas en ABC, CARS o SRS entre grupos. La suplementación con vitamina A produjo un aumento significativo en la proporción de Bacteroidetes/Bacteroidales, mientras que la presencia de Bifidobacterium se redujo de forma significativa |
Adams, 2019 [47] Estados Unidos |
TEA (con problemas GI crónicos): 18 NT: 20 |
Intervención: dos semanas de vancomicina oral seguidas de un día de ayuno. Limpieza intestinal, dos días de microbiota fecal en dosis altas y 7-8 semanas en dosis bajas. Se mantiene un IBP durante las ocho semanas Evaluación de los síntomas de TEA: CARS, SRS, ABC, PGI-III. Evaluación de los síntomas GI: GSRS Evaluación de los niveles de metabolitos plasmáticos pre- y postratamiento. |
Tras la intervención, la puntuación promedio de la GSRS disminuyó un 82% en comparación con el valor inicial. La puntuación media en el CARS disminuyó un 22% Ocho semanas después de interrumpir el tratamiento, la GSRS mantenía una disminución del 77%; la GSRS, del 24% Determinados metabolitos asociados a la clínica GI (sarcosina, inosina 50-monofosfato, tiramina O-sulfato) se normalizaron hasta nivelarse con los del grupo control |
Arnold, 2019 [48] Estados Unidos |
TEA (síntomas ansiosos y GI): 10 Ensayo cruzado en el que cada caso es su propio control |
Intervención: se divide a la muestra en dos grupos y se distribuyen al azar entre los que reciben placebo y los que se tratan con probiótico (VISBIOME) durante ocho semanas. Tras tres semanas de lavado reciben la otra intervención Evaluación de la ansiedad: PRAS-ASD Evaluación de los síntomas GI: PedsQL Análisis de la microbiota: secuenciación de ADN microbiano |
El resultado de cada escala mejoró desde el inicio del tratamiento con probiótico. Los resultados en la PedsQL se correlacionaron de forma significativa con la abundancia de Lactobacillus. Los efectos probióticos se mantuvieron durante el lavado de tres semanas Durante el periodo de estudio (19 semanas), cada medida mejoró sobre la línea de base, con una mayor mejoría durante la fase probiótica, aunque no alcanzó significación estadística |
Liu, 2019 [49] China |
TEA: 80 |
Intervención: se distribuyen de forma aleatoria para tomar placebo o el probiótico Lactobacillus plantarum PS128 durante cuatro semanas Evaluación de los síntomas de TEA: ABC-T, CBCL, SRS, SNAP-IV e impresión clínica |
Para niños pequeños (de 7 a 12 años) mejoró la puntuación global del SNAP-IV y de la subescala oposicionista/desafiante con el tratamiento con probiótico. También se registró una mejoría en la puntuación en el SRS. En el CBCL se mejoró en la puntuación de ansiedad y tendencia a romper las normas, mientras que en el ABC-T se apreció mejoría en el uso del propio cuerpo y de objetos |
Zhao, 2019 [50] China |
TEA: 48 |
Intervención: durante cuatro meses fueron asignados aleatoriamente a dos grupos, uno recibió trasplante de microbiota intestinal dos veces por semana vía colonoscopia y gastroscopia bajo anestesia, mientras que la otra intervención fue un entrenamiento de rehabilitación Evaluación de los síntomas de TEA: CARS Evaluación de los síntomas GI: GSI |
En el CARS, el grupo de intervención mostró una disminución estadística significativa del 10,8% (mejora en síntomas conductuales), en comparación con una disminución del 0,8% en los controles. Estas diferencias se detectan a los dos meses y se mantienen hasta el final del estudio En el grupo de intervención también se mostraron diferencias notables en la puntuación de la GSI (reducción del 29,2%) Tras el trasplante de microbiota se detectó una disminución de la abundancia de Bacteroides |
Inoue, 2019 [51] Japón |
TEA: 13 |
Intervención: 6 g de fibra dietética prebiótica (PHGG: goma guar con β-endogalactomanasa producida por Aspergillus niger) durante 2 meses Evaluación de los síntomas de TEA: ABC Evaluación de los síntomas GI: cuestionario para padres Análisis de la microbiota: secuenciación de ARNr microbiano Cuantificación de las concentraciones séricas de citocinas y quimiocinas |
Con la suplementación dietética se incrementó de forma significativa el número semanal de deposiciones. También mejoró de forma significativa la puntuación de irritabilidad dentro de ABC Se redujo significativamente la concentración sérica de IL-1β, y disminuyeron los niveles de TNF-α e IL-6. A nivel de microbiota, hubo varios cambios significativos: la diversidad α se redujo, los géneros Blautia y Acidaminococcus aumentaron, y los géneros Streptococcus, Odoribacter y Eubacterium se redujeron |
ABA: Applied Behavior Analysis; ABAS-II: Adaptative Behavior Assesment System; ABC: Autism Behavior Checklist; ADI: Autism Diagnostic Interview; AQ: Autism-spectrum Quotient; ATEC: Autism Treatment Evaluation Checklist; BCP: calostro bovino en polvo; CARS: Childhood Autism Rating Scale; CBCL: Child Behavior Checklist; EQ-SQ: Empathy/Systemising Quotient for Children; GI: gastrointestinal; GIH: CHARGE Gastrointestinal History; GSI: Gastrointestinal Severity Index; GSRS: Gastrointestinal Symptom Rating Scale; IBP: inhibidor de la bomba de protones; IL: interleucina; NT: niños neurotípicos; PedsQL: Pediatric Quality of Life Inventory; PGI-III: Parent Global Impression of Improvement; PRAS-ASD: Parent-Rated Anxiety Scale for Autism Spectrum Disorder; QPGS-RIII: Questionnaire on Pediatric Gastrointestinal Symptoms based on Rome III Criteria; RBS-R: Repetitive Behavior Scale-Revised; SCAS-P: Spence Children’s Anxiety Scale – parent version; SRS: Social Responsiveness Scale; SNAP-IV: Swanson, Nolan and Pelham Questionnaire based on DSM-IV ADHD criteria; TEA: trastorno del espectro autista; TNF: factor de necrosis tumoral; VABS-II: Vineland Adaptive Behavior Scales II. |
Involvement of intestinal dysbiosis in the etiopathogenesis and treatment of autism spectrum disorder: a bibliographic review Introduction. Autism spectrum disorder is a neurodevelopmental disorder with phenotypic heterogeneity and variable symptomatic course of partly unknown etiology. The prevalence of gastrointestinal disorders in autism leads to investigate the role that intestinal microbiota may have as a causal factor and to propose specific therapeutic interventions. The role of microbiota in brain development and function, demonstrated in animal models, justifies its investigation in this neuropsychiatric disorder. Objective. The aim was to investigate the relationship between altered microbiota composition and autism spectrum disorder, and to assess the therapeutic role of prebiotics, probiotics and fecal transplantation in this neurodevelopmental disorder. Development. A literature review was conducted in PubMed, Cochrane Library and Google Scholar to select relevant articles related to the topic that were published between January 2012 and April 2020. Thirty-five relevant articles were selected. In 23 of them, significant differences were found in the composition and diversity of the microbiota in children with ASD, as well as in the biomolecules involved in certain metabolic pathways. The other 12 investigations reported gastrointestinal and behavioral improvements after therapeutic intervention. Conclusions. It is reasonable to state that there is enough evidence to support the existence of a relationship between intestinal microbiota and autism spectrum disorders. This fact should be explored in depth to assess the etiopathogenic burden of dysbiosis and the possible therapeutic tools. Key words. Autism spectrum disorder. Dysbiosis. Fecal microbiota transplantation. Intestinal microbiota. Prebiotics. Probiotics. |