Armonía Microbiana: Cómo los péptidos Antimicrobianos Regulan el Ecosistema Intestinal

Tema: El cuerpo humano funciona como un ecosistema complejo, conocido como holobionte, habitado por diversos microorganismos esenciales para mantener la salud mediante procesos como el metabolismo, la regulación hormonal y la prevención de enfermedades. El microbioma intestinal, un componente clave de este ecosistema, varía a lo largo del tracto digestivo y desempeña un papel crucial en la digestión y la defensa contra patógenos, en parte mediante la producción de péptidos antimicrobianos (AMP). 

1. Introducción

El cuerpo humano se entiende hoy como un verdadero ecosistema en sí mismo, poblado por millones de microorganismos que habitan de manera específica en cada rincón de nuestro organismo. Por esta razón, se le denomina holobionte (del griego holos, 'entero', y bionte, 'ser vivo'), un concepto que resalta la estrecha y simbiótica relación entre nuestro cuerpo y los microorganismos que lo habitan, conocidos como microbiota (Bordenstein y Theis, 2015). Uno de los sistemas más estudiados es el microbioma intestinal, compuesto por billones de microorganismos. Se ha demostrado que este ecosistema microbiano desempeña un papel clave en la salud general del organismo, participando en procesos como la regulación del metabolismo, el equilibrio hormonal y la defensa frente a enfermedades (Chao et al., 2025). 

Las comunidades de microbios que conforman la microbiota intestinal se distribuyen a lo largo del tracto digestivo y varían significativamente en su composición. Esta variación depende de factores como la alimentación y el pH ácido del estómago, que limita la colonización de microorganismos. En cambio, en el intestino delgado y el intestino grueso, la diversidad microbiana aumenta de forma gradual (Zong et al., 2020). El microbioma no solo facilita la digestión, sino que también desempeña un papel protector frente a patógenos, al competir por recursos con microorganismos oportunistas e inhibir su crecimiento. 

Uno de los mecanismos que utilizan los microorganismos para reducir la competencia por recursos con otras especies es la liberación de moléculas denominadas péptidos antimicrobianos (PAM). Estas moléculas ayudan a mantener la homeostasis de comunidad. Por ejemplo, durante la fermentación, algunas levaduras secretan péptidos antimicrobianos que inhiben el crecimiento de otros organismos, principalmente bacterias, protegiendo así su propio espacio y recursos. 

Los péptidos antimicrobianos (PAM), son pequeñas macromoléculas, generalmente compuestas por entre 8 y 50 aminoácidos (Wang, 2022), que desempeñan un papel esencial en la defensa contra otros microorganismos. Los PAM pueden activar la respuesta inmune y atacar distintos tipos de microorganismos, como bactérias, vírus, parásitos y hongos (Seyfi et al., 2020). En un contexto donde la resistencia a los antibióticos se presenta como una amenaza creciente, los PAM han ganado atención significativa por su potencial como alternativa terapéutica (Jonás et al.; 2019). 

Además de combatir patógenos, los PAM cumplen un papel clave en la regulación del equilibrio entre el organismo y su microbiota.  Alteraciones en esta comunidad microbiana —conocidas como disbiosis— están relacionadas con numerosas enfermedades humanas. Una de las causas principales de disbiosis es el uso inadecuado de antibióticos, que interfiere en el tránsito intestinal y reduce la diversidad microbiana. Esto, a su vez, aumenta la susceptibilidad a infecciones y a trastornos como la enfermedad inflamatoria intestinal (IBD) (Gubatan et al., 2021).

Un tipo de péptidos antimicrobianos (PAM) relacionados con la regulación del microbioma intestinal son las defensinas (péptidos ricos en cisteína) y las catelicidinas (péptidos antimicrobianos de estructura lineal). Las defensinas, en particular, son los PAM más abundantes y cumplen una función clave en el equilibrio y la regulación del microbioma intestinal. Otra clase importante de PAM son las bacteriocinas, producidas por bacterias presentes en alimentos fermentados, como los productos lácteos. Estas moléculas no solo ejercen actividad antimicrobiana contra bacterias potencialmente dañinas para la salud humana, sino que también contribuyen a mantener la diversidad microbiana y la integridad de la barrera intestinal.

Los antibióticos nos han salvado la vida a millones de personas, pero no son un bisturí: a veces actúan como una escoba que, además de barrer a las bacterias peligrosas, arrastra a muchas de las que viven de forma natural en nuestro intestino. Ese “vecindario” microbiano —el microbioma intestinal— ayuda a digerir alimentos, entrenar al sistema inmunitario y mantenernos sanos. Cuando se altera su equilibrio, nuestra salud puede resentirse. Al mismo tiempo, el mundo enfrenta un problema creciente: cada vez más bacterias se vuelven resistentes a los antibióticos tradicionales.

En este contexto han cobrado protagonismo los péptidos antimicrobianos (PAM), a veces llamados “antibióticos naturales”. Son pequeñas moléculas producidas por distintos organismos que pueden eliminar microbios dañinos y, a la vez, favorecer la recuperación de una comunidad intestinal equilibrada. Por eso se consideran una alternativa prometedora para prevenir infecciones y algunas enfermedades crónicas, con menos de los efectos indeseados que puede traer el uso prolongado de antibióticos convencionales (Jonás et al.; 2019).

2. Clasificación y Funciones de los Péptidos Antimicrobianos

Los péptidos antimicrobianos se pueden clasificar de distintas formas, dependiendo de su forma, origen o función en el organismo. Esta variedad refleja su gran importancia en la investigación médica actual.

Desde el punto de vista de su estructura, los PAM están formados por combinaciones de los 20 aminoácidos que componen todas las proteínas del cuerpo. Esto les permite tener muchas formas y funciones distintas.

Una característica muy importante en su clasificación es la presencia o ausencia de puentes disulfuro, que son un tipo de enlace químico creado por el aminoácido cisteína. Estos enlaces ayudan a doblar la cadena de aminoácidos, dándole una forma tridimensional específica que influye en cómo actúan dentro del cuerpo (Figura 1). Es como doblar un alambre en forma de gancho para recoger unas llaves caídas en una alcantarilla: la forma define la función. De la misma manera, la forma que adopta un péptido determina si puede atacar a ciertas bacterias, proteger nuestras células o ayudar a mantener el equilibrio de los microbios en nuestro intestino.

Figura 1. Representación esquemática de la organización estructural de un péptido

antimicrobiano. Las cadenas (A, B y C) se pliegan y estabilizan mediante puentes disulfuro,

dando lugar a una conformación tridimensional activa. Al igual que doblar un alambre en

forma de gancho permite rescatar unas llaves de una alcantarilla, la forma que adopta un

péptido determina su función: atacar bacterias, proteger las células del huésped o

contribuir al equilibrio de la microbiota intestinal.

Estas estructuras específicas permiten que los péptidos antimicrobianos (PAM) se unan a distintas partes de las células, como los canales iónicos, las membranas celulares, las mitocondrias (encargadas de producir energía), el núcleo celular o incluso determinadas proteínas esenciales. Al interactuar con estos componentes, los PAM pueden alterar su funcionamiento y, de este modo, influir en procesos vitales de la célula (Figura 2).

Figura 2. Blancos de acción de los péptidos antimicrobianos (PAM). Los PAM pueden

actuar en múltiples estructuras celulares, interfiriendo en canales iónicos, membranas,

mitocondrias, síntesis de proteínas, expresión génica e incluso procesos de interferencia

de ARN. Estos mecanismos permiten desestabilizar a los microorganismos patógenos y

regular la respuesta inmunológica del huésped.

Gracias a esta capacidad de reconocer y actuar sobre objetivos celulares concretos, los PAM se están investigando como posibles tratamientos para enfermedades como la epilepsia, los trastornos autoinmunes o incluso algunos tipos de dolor crónico.

Una de las características más importantes de algunos péptidos antimicrobianos es que tienen carga positiva, lo que les permite adherirse fácilmente a las membranas de las bacterias, que suelen tener carga negativa. Esta propiedad es clave para que puedan atacar y destruir microorganismos dañinos. Otros PAM, menos comunes, tienen carga ácida y cumplen funciones distintas, como ayudar a regular el sistema inmunológico.

Además de clasificarse según su estructura, los péptidos antimicrobianos (PAM) también se agrupan de acuerdo con su origen. Algunos son de origen natural y forman parte de los sistemas de defensa de diversos organismos, desde plantas hasta seres humanos. Otros, en cambio, han sido diseñados en laboratorio mediante modelos computacionales, lo que permite crear moléculas con funciones específicas, como atacar determinados tipos de bacterias o modular la respuesta inmune.

Los PAM naturales están presentes en casi todos los organismos vivos y ayudan a defenderse de infecciones. Por ejemplo, durante la fermentación alcohólica, una enzima llamada gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa puede romperse en fragmentos que se convierten en péptidos antimicrobianos. Estos nuevos péptidos ayudan a eliminar microbios invasores que compiten por los mismos nutrientes, reforzando así la protección del organismo o del ecosistema donde se generan (Branco et al.,2014).

Los péptidos sintéticos representan un gran avance gracias al desarrollo de herramientas computacionales. A diferencia de los naturales, estos péptidos se diseñan en laboratorio para cumplir funciones muy específicas, lo que abre un amplio abanico de posibles aplicaciones en medicina.

Un ejemplo destacado es el péptido Iztli, desarrollado mediante algoritmos computacionales. Este péptido fue diseñado para tener carga positiva (catiónica), lo que le permite atravesar membranas celulares y unirse a moléculas clave involucradas en la producción de energía dentro de las células (Rodriguez Plaza et al., 2012), Gracias a estas propiedades, Iztli ofrece un enfoque innovador para tratar enfermedades infecciosas como la tuberculosis (Pelaez Coyotl et al., 2020), un problema de salud que sigue afectando a millones de personas en todo el mundo. 

La diversidad y funcionalidad de los péptidos antimicrobianos resaltan su enorme potencial como herramientas terapéuticas. Comprender cómo se clasifican y cuáles son sus propiedades es fundamental para desarrollar nuevas estrategias contra enfermedades infecciosas, así como para regular el microbioma y modular el sistema inmunológico. Todo esto convierte a los PAM en un campo clave dentro de la investigación biomédica actual, con aplicaciones que podrían transformar la medicina del futuro (Cardoso et al., 2022).

Sin embargo, mantener el equilibrio del microbioma intestinal no es tarea sencilla. Factores como la predisposición genética, alteraciones en el sistema inmunológico, una dieta poco saludable, la edad o el uso inadecuado de antibióticos pueden afectar la estabilidad de estas comunidades microbianas. Cuando esto ocurre, puede producirse un desequilibrio llamado disbiosis, una condición que se ha relacionado con varias enfermedades inflamatorias del intestino, como la enfermedad inflamatoria intestinal (IBD), la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn. Estas afecciones están estrechamente vinculadas al tipo de microbios presentes, a su actividad dentro del intestino y al estado del sistema inmunológico de la persona (Gubatan et al., 2021). Diversos estudios han también mostrado que la microbiota influye en nuestro estado de ánimo, y en un experimento con ratones se comprobó que aquellos que recibieron la microbiota de animales sometidos a estrés crónico desarrollaron más conductas de ansiedad y depresión que los controles; además, su microbiota intestinal estaba empobrecida en bacterias beneficiosas como Lactobacillus y aumentada en otras como Akkermansia, lo que coincidía con una mayor inflamación en el hipocampo del cerebro y la activación de mecanismos asociados a la alteración de neurotransmisores, evidenciando que un desequilibrio en el eje intestino–cerebro puede favorecer la aparición de síntomas depresivos y ansiosos (Li et al., 2019). 

El microbioma intestinal, formado por una enorme variedad de bacterias y otros microorganismos, cumple un papel esencial en el equilibrio general del organismo. Actúa como una barrera protectora frente a agentes dañinos y participa activamente en la regulación del entorno interno, influyendo en funciones tan importantes como la digestión, la respuesta inmunológica y la producción de compuestos beneficiosos para la salud.

3. ¿Cómo Funcionan los Péptidos Antimicrobianos?

En el vasto mundo de los organismos vivos, existe una asombrosa variedad de péptidos, pequeñas cadenas de aminoácidos con funciones muy diversas. Entre ellos, los péptidos antimicrobianos —o PAM— destacan por su papel fundamental en la defensa natural del organismo: forman parte del sistema inmunológico innato y tienen la función de combatir microorganismos potencialmente dañinos.

¿Cómo eliminan a los microorganismos?

Los PAM actúan principalmente de dos maneras:

1. Rompen las membranas de las células invasorasUna de las estrategias más comunes de estos péptidos es atacar directamente la envoltura externa de bacterias u otros microorganismos. Imagina una especie de "pinchazo" en la membrana celular: los PAM crean pequeños agujeros que desequilibran el interior de la célula, lo que provoca un colapso en su funcionamiento y, finalmente, su muerte.

2. Interfieren con los procesos vitales dentro de la célulaAdemás de perforar membranas, algunos PAM pueden entrar al interior de las células patógenas y desactivar funciones clave. Por ejemplo, pueden:

• Impedir la replicación y reparación del ADN

• Bloquear la producción de proteínas

• Interrumpir canales que regulan el paso de iones

• Afectar la respiración celular, un proceso esencial para obtener energíaIncluso, pueden unirse a proteínas críticas para el metabolismo, actuando con gran precisión y eficacia.

Gracias a esta versatilidad y especificidad, los PAM se consideran una alternativa muy prometedora a los antibióticos tradicionales, sobre todo ante la creciente amenaza de la resistencia antimicrobiana, un problema de salud global. 

Pero para entender mejor su impacto y potencial, también es importante considerar el escenario donde muchos de estos péptidos cumplen su función: el microbioma intestinal, un ecosistema complejo y esencial para nuestra salud (Seyfi et al., 2020).

4. ¿Qué es el Microbioma Gastrointestinal?

En nuestro intestino habitan alrededor de 100 billones de microorganismos, la mayoría de ellos beneficiosos. Este conjunto, conocido como microbioma gastrointestinal, cumple funciones fundamentales para la salud: ayuda a digerir los alimentos, regula el metabolismo, produce vitaminas y, lo más importante, fortalece el sistema inmunológico.

4.1 Un ecosistema en constante cambio.

El microbioma no es igual en todas las partes del intestino. Su composición varía según la sección del tracto digestivo y depende en gran medida de factores como la dieta, el estilo de vida y el ambiente. Por eso, se puede considerar al intestino como un ecosistema dinámico, que se adapta continuamente a los cambios en nuestra alimentación y entorno.

4.2 ¿Cómo se forma el microbioma desde el nacimiento?

Desde el momento en que nacemos, comenzamos a establecer una relación íntima con los microbios que nos rodean. Este proceso, llamado colonización microbiana, empieza al pasar por el canal de parto, donde los bebés entran en contacto con bacterias provenientes de la madre.

Estudios recientes han demostrado que los bebés nacidos por parto vaginal adquieren una microbiota más diversa y saludable, lo que les proporciona una mejor protección inmunológica en el futuro. En cambio, los bebés nacidos por cesárea, al nacer en un entorno más estéril, tienen un contacto inicial más limitado con estos microorganismos beneficiosos. Esta diferencia podría influir en el desarrollo del sistema inmune y aumentar el riesgo de sufrir alergias, asma u otras enfermedades inmunológicas más adelante (Stinson et al., 2018).

Ante la evidencia sobre las diferencias en el microbioma según el tipo de parto, diversos estudios han resaltado la importancia de implementar estrategias que promuevan una colonización microbiana saludable, especialmente en bebés nacidos por cesárea. Entre estas prácticas se encuentran la llamada "inoculación vaginal" —que consiste en exponer al recién nacido a bacterias vaginales de la madre— y, de manera especialmente relevante, la lactancia materna, que aporta no solo nutrientes esenciales, sino también microorganismos beneficiosos y compuestos que estimulan su crecimiento.

Estas medidas pueden ayudar a compensar la falta de contacto inicial con las bacterias maternas y favorecer el establecimiento de un microbioma más equilibrado. Todo ello refuerza el papel fundamental del microbioma en la salud a lo largo de la vida y subraya la importancia de adoptar prácticas que promuevan su desarrollo saludable desde los primeros días de vida (Stinson et al., 2018).

4.3 El delicado equilibrio del microbioma y su relación con la salud

Aunque el microbioma intestinal es sorprendentemente resistente a agresiones puntuales —como una infección o el uso temporal de antibióticos—, los cambios prolongados en el estilo de vida, y en especial en la dieta, pueden modificarlo de manera más profunda y duradera.

Por ejemplo, una alimentación rica en fibra estimula el crecimiento de bacterias beneficiosas, mientras que dietas altas en azúcares y grasas pueden generar desequilibrios asociados con trastornos metabólicos, como la obesidad o la diabetes. Estos hallazgos refuerzan la importancia de adquirir hábitos alimentarios saludables desde la infancia, con una dieta variada y rica en nutrientes esenciales, para fomentar un microbioma robusto que contribuya a un sistema inmunológico equilibrado y a la prevención de enfermedades crónicas (Lynch et al., 2023).

4.4 ¿Cómo se estudia un ecosistema tan complejo?

Uno de los desafíos más grandes para la ciencia ha sido entender a fondo la composición del microbioma, ya que este varía mucho entre individuos, y muchas de sus bacterias no pueden cultivarse fácilmente en laboratorio.

Aquí entra en juego una herramienta revolucionaria: la metagenómica. Esta técnica permite analizar directamente todo el material genético (ADN) presente en una muestra de un entorno natural —como el intestino humano— sin necesidad de aislar ni cultivar cada microbio por separado. Gracias a la metagenómica, los científicos pueden estudiar la diversidad microbiana completa, descubrir nuevas especies, y también identificar moléculas bioactivas, como los péptidos antimicrobianos (Paulsen et al., 2014). 

5. Los PAM, más que defensores, reguladores del ecosistema intestinal

Algunos de estos PAM son producidos por las propias bacterias del microbioma. Más allá de eliminar patógenos, cumplen funciones clave dentro de la comunidad microbiana: regulan la competencia entre especies, permitiendo que ciertas bacterias dominen un microambiente al inhibir a sus competidoras. De esta forma, contribuyen a mantener la estabilidad y funcionalidad del ecosistema intestinal (Ma et al., 2022). 

Este mecanismo natural de control bacteriano ha despertado gran interés en el ámbito médico. A diferencia de los antibióticos convencionales, que muchas veces destruyen tanto bacterias patógenas como beneficiosas, los PAM podrían actuar como antibióticos naturales de nueva generación, capaces de eliminar microorganismos dañinos sin alterar el equilibrio del microbioma. En otras palabras, podrían ayudarnos a tratar infecciones respetando la salud microbiana del organismo (Tabla1).

Tabla 1. Principales péptidos y proteínas antimicrobianas presentes en el intestino humano. Se muestran ejemplos representativos, el tipo de célula que los produce, su estructura básica, mecanismo de acción y los microorganismos frente a los que actúan. Estas moléculas forman parte de la defensa innata intestinal y contribuyen tanto a la eliminación de patógenos como al equilibrio de la microbiota. 

5.1 El Poder de los Péptidos Antimicrobianos: Una Nueva Frontera en la Salud

Los péptidos antimicrobianos, producidos principalmente por las células epiteliales del intestino, son pequeñas moléculas que cumplen funciones vitales dentro del sistema inmunológico innato. Más allá de actuar como defensa frente a microorganismos patógenos, los PAM participan activamente en el mantenimiento del equilibrio del microbioma intestinal, ayudando a controlar el crecimiento de bacterias oportunistas y protegiendo la integridad de la barrera intestinal.

Además, estos péptidos actúan como potentes moduladores inmunológicos, atrayendo células defensivas —como neutrófilos y linfocitos— hacia los sitios de infección. Este papel doble, como agentes antimicrobianos y señales inmunes, es clave para mantener la homeostasis del organismo, es decir, su equilibrio interno.

Sin embargo, cuando la producción de PAM se ve alterada, las consecuencias pueden ser graves. Niveles anómalos de estas moléculas se han asociado con enfermedades inflamatorias intestinales como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn (Wehkamp et al., 2005), donde el desequilibrio favorece la inflamación crónica y el deterioro de los tejidos (Figura 3). Una menor producción de PAM también puede debilitar nuestras defensas, favoreciendo infecciones y alteraciones en el microbioma que se han vinculado no solo a trastornos intestinales, sino también a enfermedades metabólicas, cardiovasculares e incluso psiquiátricas, como la ansiedad y la depresión (Fan y Pedersen, 2021).

Figura 3. Relación entre la diversidad del microbioma intestinal, la presencia de péptidos

antimicrobianos (PAM) y la salud del intestino. Una alta variedad microbiana y de PAM se

asocia con equilibrio y salud intestinal, mientras que la pérdida de diversidad favorece la

inflamación y el desarrollo de enfermedades.

Frente a estos desafíos, los PAM emergen como una herramienta innovadora en medicina. Su capacidad para atacar selectivamente a microorganismos dañinos, sin afectar negativamente a las bacterias beneficiosas, los convierte en candidatos prometedores para desarrollar antibióticos de nueva generación, especialmente en un contexto de creciente resistencia a los tratamientos convencionales. Además, su potencial para modular la respuesta inmune abre nuevas vías en el tratamiento de enfermedades inflamatorias, autoinmunes y alérgicas.

Pero los avances no terminan ahí. Investigaciones recientes sugieren que algunos PAM podrían incluso tener actividad antitumoral, actuando contra células cancerosas y abriendo un nuevo campo de estudio en terapias oncológicas (Zare-Zardini et al., 2024).

En conjunto, los péptidos antimicrobianos no solo son guardianes silenciosos de nuestra salud intestinal: representan una puerta de entrada a soluciones terapéuticas del futuro. Profundizar en su estudio nos permitirá no solo combatir enfermedades, sino también promover un bienestar integral, basado en la armonía entre nuestro sistema inmunológico, nuestro microbioma y el entorno que los rodea (Ra y Bang, 2024).

6. Glosario

• Microbiota: Conjunto de microorganismos (bacterias, virus, hongos y arqueas) que habitan en distintas partes del cuerpo, como el intestino, la piel o la boca, y que cumplen funciones esenciales para la salud.

• Microbioma: Es el conjunto de genes de todos los microorganismos que conforman el microbiota. Representa la “información genética” de esas comunidades.

• Holobionte: Concepto que describe al ser humano (u otro organismo) junto con todos los microorganismos que viven en él, funcionando como una unidad ecológica integrada.

• Péptidos antimicrobianos (PAM): Pequeñas moléculas formadas por cadenas cortas de aminoácidos que ayudan a defender al organismo contra bacterias, virus, hongos y parásitos. Son parte de la inmunidad innata.

• Homeostasis: Equilibrio interno que mantiene estable el funcionamiento de un organismo o de una comunidad microbiana.

• Disbiosis: Desequilibrio del microbiota intestinal, en el que disminuyen las bacterias beneficiosas y aumentan las potencialmente dañinas. Se asocia con diversas enfermedades.

• Defensinas: Tipo de péptidos antimicrobianos ricos en el aminoácido cisteína. Son muy abundantes y juegan un papel central en la regulación del microbiota intestinal.

• Catelicidinas: Otro tipo de péptidos antimicrobianos, lineales, que ayudan a proteger contra infecciones y a modular la respuesta inmune.

• Bacteriocinas: Péptidos antimicrobianos producidos por bacterias, especialmente en alimentos fermentados como el yogur o el queso. Actúan contra bacterias dañinas y ayudan a mantener la diversidad microbiana.

• Metagenómica: Técnica científica que permite analizar directamente el material genético (ADN) de todos los microorganismos presentes en una muestra, sin necesidad de cultivarlos en laboratorio.

• Inmunidad innata: Primer nivel de defensa del cuerpo contra agentes dañinos. Está presente desde el nacimiento y actúa de forma rápida y general contra microorganismos.

• Barreras epiteliales: Capas de células que recubren órganos como el intestino o la piel, funcionando como una frontera de protección frente a patógenos.

• Enfermedad inflamatoria intestinal (EII o IBD, por sus siglas en inglés): Grupo de enfermedades crónicas del intestino, como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn, relacionadas con inflamación persistente y alteraciones en la microbiota.

• Colonización microbiana: Proceso por el cual los microorganismos comienzan a habitar el cuerpo desde el nacimiento, influyendo en el desarrollo del sistema inmune.

7. Referencias

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