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DICCIONARIO MÉDICO

Arqueobacterias

Qué son las arqueobacterias

Las arqueobacterias, también denominadas arqueas, constituyen un dominio distinto de organismos unicelulares procariotas que, a pesar de compartir similitudes con las bacterias, presentan características bioquímicas, genéticas y estructurales únicas. Tradicionalmente se las definía como bacterias extremófilas—organismos capaces de habitar ambientes extremos como manantiales termales, ambientes salinos o sedimentos anaeróbicos profundos—sin embargo, investigaciones recientes han revelado que muchas arqueas forman parte de la microbiota humana y podrían desempeñar roles relevantes en la salud y la enfermedad.

Origen y clasificación taxonómica

El dominio Archaea fue propuesto por Carl R. Woese en 1977 tras descubrir que ciertos microorganismos, previamente clasificados como bacterias, mostraban diferencias moleculares en la secuencia del ARN ribosomal 16S. Actualmente, las arqueas se dividen en varios filos, entre los que destacan:

Euryarchaeota: Incluye metanógenos, halófilos extremos y termófilos moderados.
Crenarchaeota: Se encuentran mayoritariamente en ambientes termales y ácidos.
Thaumarchaeota: Vinculados a la nitrificación en suelos y océanos, presentes en microbiota humana.
Korarchaeota: Menos conocidos, hallados en ambientes termales hipertermófilos.
Aigarchaeota y Nanohaloarchaeota: Grupos emergentes con características específicas en ecosistemas extremos.

La clasificación filogenética se basa en análisis genómicos y filogenia molecular. A diferencia de las bacterias, las arqueas poseen rutas metabólicas y mecanismos de transcripción y traducción más cercanos a los de los eucariotas.

Características generales

Estructura celular

Las arqueobacterias presentan una estructura procariota sin membrana nuclear, pero con particularidades notables:

Pared celular: No contienen peptidoglicano (presente en bacterias). En su lugar, muchas arqueas poseen pseudopeptidoglicano o proteínas y polisacáridos específicos.
Membrana plasmática: Formada por lípidos con enlaces éter entre glicerol y ácidos grasos, en contraste con los enlaces éster de bacterias y eucariotas. Esta característica otorga mayor estabilidad en condiciones extremas.
Ribosomas: Más similares a los eucariotas en la composición de proteínas ribosómicas y en la maquinaria translacional.
Cápsula y flagelos: Algunas arqueas presentan cápsulas de glicoproteínas y flagelos (arnóparas) con estructura diferente a los flagelos bacterianos.

Genética y metabolismo

Desde el punto de vista genético, las arqueas comparten con los eucariotas ciertas proteínas de ADN y mecanismos de reparación. Metabólicamente, se han identificado rutas únicas:

Metanogénesis: Solo presente en arqueas del filo Euryarchaeota, capaces de producir metano (CH₄) como subproducto del metabolismo anaerobio, fundamental en digestión entérica y ecosistemas anóxicos.
Oxidación de amonio arqueal: Realizada por arqueas del filo Thaumarchaeota, que aportan al ciclo del nitrógeno.
Termoacidófilas: Muchas arqueas de Crenarchaeota prosperan en ambientes con temperaturas superiores a 80 °C y pH extremos.
Halófilas extremas: Hábitat en salinas con concentraciones de sal superiores al 20-30 %, como Halobacterium.

Importancia de las arqueobacterias en medicina

Aunque tradicionalmente se consideraba que las arqueas no causaban enfermedades en humanos, estudios recientes han detectado su presencia en diversos nichos de la microbiota humana, sugiriendo potenciales implicaciones en procesos fisiológicos y patológicos. A continuación, se detallan los principales aspectos:

Arqueas en la microbiota humana

Mediante técnicas de metagenómica y secuenciación de ARN ribosomal, se ha identificado la presencia de arqueas en diferentes zonas del cuerpo:

Tracto gastrointestinal: Principalmente metanógenos del género Methanobrevibacter. Se estima que entre el 10 % y el 15 % de la población alberga niveles detectables de arqueas metanógenas en heces.
Órganos respiratorios: Se han aislado arqueas en muestras de secreciones bronquiales y nasofaríngeas, aunque en proporciones bajas.
Boca y cavidad bucal: Methanobrevibacter oralis se asocia a la placa dental y podría influir en la progresión de enfermedades periodontales.
Piel y sistema urinario: Estudios preliminares han detectado genes arqueales en muestras de piel y orina.

La presencia de arqueas no implica necesariamente patogenicidad; muchas actúan como comensales o simbiotes. Sin embargo, se ha planteado la hipótesis de su posible papel en enfermedades como el síndrome de intestino irritable, la obesidad y la periodontitis.

Potencial patogénico

Hasta la fecha, no se han identificado arqueas responsables de infecciones humanas clásicas mediante criterios de Koch. Sin embargo, se han sugerido asociaciones indirectas:

Periodontitis: Se ha observado una correlación entre la abundancia de Methanobrevibacter oralis y la severidad de la enfermedad periodontal. Se hipotetiza que la producción de metano podría favorecer la proliferación de bacterias anaerobias patógenas al consumir hidrógeno, modificando el entorno microbiano.
Enfermedad intestinal inflamatoria: En modelos de colonización en animales, el aumento de arqueas metanógenas se asocia a inflamación intestinal. No obstante, falta evidencia concluyente en humanos.
Obesidad: Algunos estudios postulan que la presencia de arqueas metanógenas, al mejorar la eficiencia fermentativa del microbioma, podría incrementar la extracción calórica de los alimentos, favoreciendo ganancia de peso. Estos hallazgos aún están en debate y requerirán ensayos clínicos con cohortes amplias.

Mecanismos de interacción con el huésped

Las arqueas pueden influir en la fisiología humana mediante:

Metanogénesis intestinal: Al consumir hidrógeno y producir metano, modifican la presión parcial de gases en el intestino, lo cual puede alterar motilidad y tránsito intestinal.
Modulación inmune: Aunque escasa, la evidencia sugiere que ciertos componentes de la pared celular arqueal, como los éteres lipídicos, podrían interactuar con receptores del sistema inmune innato, modulando la respuesta inflamatoria.
Biofilm y sinergias: En boca, las arqueas pueden integrarse en biofilms junto con bacterias periodontopatógenas, favoreciendo un entorno anaerobio y resistiendo mecanismos de defensa local.

Implicaciones clínicas y diagnósticas

Identificación en muestras clínicas

Dado que las arqueas no crecen en medios de cultivo bacterianos convencionales, su detección se basa en:

Técnicas moleculares: PCR específica para genes arqueales (ej. ARNrib16S arqueal), secuenciación metagenómica de alto rendimiento.
Espectrometría de masas: Algunas plataformas MALDI-TOF han incorporado perfiles para arqueas aisladas en medios selectivos.
Cultivo selectivo: Aunque difícil, existen protocolos con medios enriquecidos y condiciones controladas de temperatura, pH y anaerobiosis para aislar metanógenos. Sin embargo, estos métodos requieren laboratorios especializados.

La interpretación clínica de la detección arqueal en pacientes debe valorarse en conjunto con síntomas y hallazgos microbiológicos de bacterias o virus coexistentes.

Relevancia en estudios de microbioma

En investigación traslacional, las arqueobacterias forman parte de estudios de microbioma enfocados a:

Perfil metabólico: Se analizan metabolitos derivados de la metanogénesis y su relación con marcadores inflamatorios.
Correlaciones clínicas: Se evalúa asociación entre niveles de arqueas y enfermedades digestivas crónicas como enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado (SIBO) y síndrome de intestino irritable (SII).
Intervenciones terapéuticas: Se prueban probióticos, prebióticos y dietas específicas para modular la población arqueal y evaluar mejoras en sintomatología clínica.

Posibles biomarcadores

Investigaciones preliminares postulan que la detección cuantitativa de arqueas metanógenas en heces o aliento de metano podría servir como biomarcador en:

Síndrome de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado (SIBO): El test de aliento con lactulosa o glucosa detecta niveles elevados de metano asociándose a sobrepeso de metanógenos. Pacientes con metano positivo podrían presentar estreñimiento predominante.
Enfermedad inflamatoria intestinal (EII): Estudios en enfermedad de Crohn y colitis ulcerosa analizan si la presencia arqueal se correlaciona con actividad inflamatoria y respuesta a terapia.
Obesidad y síndrome metabólico: Se investiga la relación entre arqueas intestinales, producción de gases y absorción calórica.

Prevención y control

Las arqueobacterias no se consideran patógenos directos, por lo que no existen medidas de prevención específicas para ellas. No obstante, dado su rol en el ecosistema microbiano humano, se recomienda:

Mantener una dieta equilibrada: Rica en fibra (frutas, verduras, cereales integrales) para promover un microbioma diverso y limitar el sobrecrecimiento de microorganismos asociados al desequilibrio intestinal.
Higiene bucal adecuada: Cepillado y uso de hilo dental regular para evitar la formación excesiva de biofilm, donde las arqueas pueden coexistir con bacterias periodontopatógenas.
Uso responsable de antibióticos: Evitar el uso indiscriminado que altera la microbiota, pudiendo favorecer compensaciones microbianas con incremento de arqueas resistentes a tratamientos convencionales.
Control de factores ambientales: Aunque las arqueas son resistentes, no se transmiten por fomites ni contacto indirecto en condiciones normales. Sin embargo, en ambientes hospitalarios, una correcta esterilización de equipos endoscópicos y quirúrgicos resulta esencial para prevenir disbiosis locales.

Cuando acudir al médico

Puesto que las arqueobacterias no causan infecciones directas conocidas, no existen síntomas específicos que se deban a ellas exclusivamente. No obstante, si usted presenta alguno de los siguientes síntomas, es importante consultar al profesional sanitario para una evaluación integral del microbioma y descartar condiciones asociadas:

Alteraciones digestivas persistentes: Diarrea crónica, estreñimiento de difícil manejo, dolor abdominal recurrente o distensión abdominal que no responde a medidas dietéticas.
Síntomas de síndrome de intestino irritable: Alternancia de diarrea y estreñimiento, dolor abdominal aliviado con defecación, sensación de evacuación incompleta.
Enfermedad periodontal crónica: Encías inflamadas, sangrado frecuente, mal aliento persistente o movilidad dental en ausencia de diagnóstico previo de periodontitis.
Cambios inexplicables en el peso: Pérdida de peso significativa o ganancia rápida sin modificaciones en dieta o actividad física.
Fiebre recurrente sin causa aparente: Podría asociarse a procesos inflamatorios intestinales o infecciones subyacentes.

En caso de detectar síntomas, el médico podrá solicitar pruebas de aliento, coprocultivos, análisis de microbiota por metagenómica o estudios de imagen según la sospecha clínica. La detección de arqueas en estas pruebas se interpreta en conjunto con hallazgos bacterianos, virales y clínicos.

Tratamiento

No existen tratamientos dirigidos específicamente a arqueobacterias en humanos. La evidencia sugiere que intervenir el microbioma global puede influir indirectamente en la población arqueal. Entre las estrategias terapéuticas más comunes se incluyen:

Antibióticos selectivos: En síndrome de sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado (SIBO) con metano positivo, se emplean rifaximina asociada o no a neomicina o metronidazol, buscando reducir metanógenos y bacterias sinérgicas. La evidencia indica que la combinación rifaximina-neomicina puede disminuir la producción de metano y mejorar el estreñimiento asociado.
Probióticos y prebióticos: Aunque la mayoría de probióticos comerciales no contienen arqueas, su administración puede favorecer un ecosistema microbiano balanceado, reduciendo la predominancia de metanógenos a través de competencia por nutrientes y espacio.
Dieta baja en fermentables (FODMAP): En pacientes con enfermedad funcional intestinal y metano positivo, se sugiere restricción de carbohidratos fermentables para disminuir sustrato para bacterias e incrementar el hidrógeno residual, limitando así la metanogénesis.
Tratamientos periodontales: En periodontitis crónica, las terapias convencionales (profilaxis dental, raspado y alisado radicular) reducen significativamente la carga bacteriana y, por consiguiente, pueden disminuir las arqueas asociadas al biofilm. En casos severos, se utilizan antimicrobianos tópicos o sistémicos según indicación del periodoncista.
Trasplante de materia fecal (FMT): Aunque experimental, estudios de FMT en colitis ulcerosa y síndrome de intestino irritable han demostrado modificaciones en la población arqueal del intestino, aunque es pronto para recomendarlo de rutina.

Es fundamental que cualquier tratamiento se adapte a las características clínicas del paciente y esté supervisado por un especialista en gastroenterología o microbiología clínica.

Precauciones y recomendaciones

A fin de mantener un microbioma equilibado y minimizar posibles desequilibrios arqueales, se recomiendan las siguientes medidas:

Control de factores dietéticos: Evitar ingestas excesivas de azúcares y carbohidratos altamente fermentables (lácteos, legumbres, ciertos vegetales) si se ha confirmado metanogénesis excesiva en pruebas de aliento.
Buena práctica de higiene bucal: Cepillado tres veces al día, uso de hilo dental y enjuague antiséptico para reducir adherencia de biofilm donde las arqueas puedan proliferar sin control.
Evitar tratamientos prolongados con antibióticos de amplio espectro: Sólo cuando estén indicados con base en cultivos y antibiogramas; su uso indiscriminado altera la microbiota y puede dar ventaja a arqueas resistentes.
Consultas periódicas en pacientes con afecciones crónicas: En quienes se hayan detectado desequilibrios microbiota-arqueal, se recomienda seguimiento con gastroenterólogo o dentista, según el caso.
Hidratación adecuada: Mantener una ingesta de agua suficiente (al menos 1,5-2 L/día) para favorecer motilidad intestinal y disminuir la sobreproducción de gases.

Preguntas frecuentes para el paciente

¿Las arqueobacterias pueden causar infecciones graves?

Actualmente, no hay evidencia sólida que enlace directamente a las arqueobacterias con infecciones graves en humanos. La mayor parte de estudios indican su participación como parte de la microbiota normal o en condiciones de desequilibrio microbiano que favorecen enfermedades secundarias.

¿Cómo se diagnostica la presencia de arqueas en el cuerpo?

La detección de arqueas se realiza principalmente mediante:

Pruebas de aliento (localizan metano en espiración tras ingesta de lactulosa o glucosa).
Análisis de heces por secuenciación metagenómica (identifican secuencias de ARNrib16S específicas de arqueas).
Biopsias o lavados bronquiales en estudios de investigación, no de rutina clínica.

¿Existe tratamiento específico para eliminar arqueas?

Al no tratarse de patógenos clásicos, no existen fármacos exclusivos para arqueas. Sin embargo, en casos de SIBO metanógeno, la combinación de rifaximina y neomicina ha demostrado reducir la producción de metano. Las intervenciones terapéuticas deben estar supervisadas por especialista.

¿Debería preocuparme si mi prueba de aliento es positiva para metano?

Una prueba positiva para metano indica presencia de metanógenos en el intestino. Si presenta síntomas digestivos como estreñimiento crónico, distensión o dolor abdominal recurrente, consulte a su gastroenterólogo. La positividad aislada no exige tratamiento si no hay sintomatología asociada.

¿Puede modificarse la población arqueal mediante dieta?

Sí, dietas bajas en carbohidratos fermentables (bajo FODMAP) pueden reducir la sustrato para bacterias y arqueas, disminuyendo la metanogénesis. Además, una alimentación alta en fibra y variedad de vegetales promueve un microbioma diverso, limitando la sobrepoblación de metanógenos.

¿Las arqueobacterias afectan a niños y adultos por igual?

Las arqueas están presentes en la microbiota de ambos grupos, pero su abundancia suele aumentar con la edad. En niños, la colonización inicial ocurre tras el nacimiento y se estabiliza durante los primeros años de vida. Las implicaciones clínicas en pediatría aún están en estudio.

Investigación y avances recientes

En los últimos años, los avances en secuenciación de nueva generación y metabolómica han permitido:

Caracterizar genomas completos de arqueas humanas, identificando genes asociados a mecanismos de resistencia a antibióticos y rutas metabólicas exclusivas.
Establecer correlaciones entre perfiles arqueales y enfermedades metabólicas, como obesidad, diabetes tipo 2 y síndrome metabólico, mediante estudios transversales en amplias cohortes.
Desarrollar probióticos basados en bacterias competidoras que reduzcan la carga metanogénica y mejoren la motilidad intestinal en pacientes con estreñimiento crónico.
Probar terapias dirigidas a la modulación del microbioma (prebióticos específicos, dietas personalizadas y trasplantes fecales) para evaluar su impacto en la población arqueal y resultados clínicos.
Explorar el papel de arqueas emergentes en patologías como la enfermedad hepática grasa no alcohólica (EHGNA) y la esclerosis múltiple, donde la disbiosis intestinal parece jugar un rol significativo.

Estos estudios requieren validación clínica y seguimiento longitudinal para determinar si las arqueas pueden ser blanco terapéutico o marcadores diagnósticos en un futuro próximo.

Conclusión

Las arqueobacterias representan un componente emergente en el estudio de la microbiota humana. Aunque no se las relaciona con infecciones directas, su presencia influye en la dinámica microbiana, el metabolismo de gases intestinales y posiblemente en la génesis de enfermedades funcionales del tracto digestivo, periodontales y metabólicas. La comprensión de su biología, mecanismos de interacción con el hospedador y estrategias de modulación del microbioma brinda oportunidades para mejorar el diagnóstico y tratamiento en medicina de precisión.

Referencias y fuentes de interés

Woese CR, Kandler O, Wheelis ML. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990 Jun;87(12):4576–9. Disponible en: PubMed.
Miller TL, Wolin MJ. Pathways of acetate, propionate, and \textit{n}-butyrate formation by the human fecal microbial community. Appl Environ Microbiol. 1996 Jan;62(5):1589–92. Disponible en: NIH.
Gaci N, Borrel G, Tottey W, O’Toole PW, Brugère JF. Archaea and the human gut: New beginning of an old story. World J Gastroenterol. 2014 Jan 14;20(43):16062–78. Disponible en: ScienceDirect.
Nkamga VD, Henrissat B, Drancourt M. Archaea: Essential inhabitants of the human digestive microbiota. Hum Microbiome J. 2017 Jan;3:11–8. Disponible en: Elsevier.
Dridi B, Henry M, El Khéchine A, Raoult D, Drancourt M. High prevalence of Methanobrevibacter smithii and Methanosphaera stadtmanae detected in the human gut using an improved DNA detection protocol. PLoS One. 2009 Oct 29;4(10):e7063. Disponible en: PLoS.