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Impacto de la exposición temprana a antibióticos en el desarrollo del sistema inmunológico: consecuencias y mecanismos subyacentes

Impacto de la exposición temprana a antibióticos en el desarrollo del sistema inmunológico: consecuencias y mecanismos subyacentes

Autora principal: Dra. Mariana Jiménez Obando

Vol. XX; nº 08; 346

Impact of early exposure to antibiotics on immune system development: consequences and underlying mechanisms

Fecha de recepción: 10 de marzo de 2025
Fecha de aceptación: 4 de abril de 2025

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XX. Número 08 Segunda quincena de abril de 2025 – Página inicial: Vol. XX; nº 08; 346

 

Autores:

 

Dra. Aracelis Castro Soto

Médico general, investigadora independiente, San José, Costa Rica

Orcid: 0009-0004-2415-5784

Código Médico: 17199

 

Dr. Rodrigo José Madrigal Valverde

Médico general, COOPESAIN. San José, Costa Rica.

Orcid: 0009-0005-6322-2414

Código Médico 15933

 

Dr. Juan Carlos Umaña Zárate

Médico general, investigador Independiente. Heredia, Costa Rica.

Orcid: 0009-0006-6576-2163

Código Médico 18710

 

Dr. Andrea Crespo-Sáenz

Médico general, Clinica Crespo Saenz. San José, Costa Rica.

Orcid: 0009-0008-9235-5488

Código Médico 11547

 

Dr. Nicolle Contreras Figueroa

Médico general, Premedical. Cartago, Costa Rica.

Orcid: 0009-0001-7946-8487

Código Médico 15730

 

Dr. Allan Antonio Leiva Segnini

Médico general, investigador Independiente. San José, Costa Rica.

Orcid: 0009-0001-2879-8275

Código Médico 14961

 

Dr. Miguel Angel Granados Rojas

Médico general, investigador Independiente. San José, Costa Rica.

Orcid: 0009-0004-5603-6798

Código Médico 17410

 

Los autores de este manuscrito declaran que:

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses
La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).
El manuscrito es original y no contiene plagio.
El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.
Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.
Han preservado las identidades de los pacientes.

Palabras clave: Exposición temprana, antibióticos, microbiota intestinal, sistema inmunológico, enfermedades alérgicas, enfermedades inflamatorias intestinales.

 

Key words: Early exposure, antibiotics, intestinal microbiota, immune system, allergic diseases, inflammatory bowel diseases.

 

Resumen:

 

La exposición temprana a antibióticos en niños es una práctica común que, si bien trata infecciones bacterianas, puede afectar negativamente el desarrollo del sistema inmunológico y la microbiota intestinal, lo que incrementa el riesgo de enfermedades a largo plazo. El uso de antibióticos en la infancia ha sido vinculado con un aumento en la incidencia de enfermedades alérgicas como dermatitis atópica y asma, además de trastornos inflamatorios intestinales como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. Estos efectos están relacionados con la alteración de la microbiota intestinal, que juega un papel crucial en la regulación del sistema inmune. Además, los antibióticos afectan la función de las células inmunitarias, lo que puede generar una respuesta inmune deficiente, predisponiendo a infecciones y enfermedades autoinmunes. Los mecanismos subyacentes incluyen la disbiosis, una disminución en los metabolitos microbianos esenciales y cambios en la función de células inmunitarias específicas. Esta alteración puede resultar en una inflamación crónica y aumentar la vulnerabilidad a enfermedades respiratorias, metabólicas y autoinmunes. A largo plazo, la exposición temprana a antibióticos puede alterar la regulación inmunológica, comprometer la respuesta a infecciones y aumentar el riesgo de enfermedades crónicas como diabetes y obesidad. Para mitigar estos efectos, es fundamental el uso racional de antibióticos, el acompañamiento con probióticos y prebióticos, y la implementación de estrategias personalizadas basadas en perfiles microbióticos, con el fin de restaurar el equilibrio de la microbiota intestinal y promover una respuesta inmune adecuada.

 

Abstract:

 

Early exposure to antibiotics in children is a common practice that, while treating bacterial infections, can negatively affect the development of the immune system and gut microbiota, increasing the risk of long-term disease. Antibiotic use in childhood has been linked to an increased incidence of allergic diseases such as atopic dermatitis and asthma, as well as inflammatory bowel disorders such as Crohn’s disease and ulcerative colitis. These effects are related to the alteration of the gut microbiota, which plays a crucial role in regulating the immune system. Furthermore, antibiotics affect the function of immune cells, which can lead to a deficient immune response, predisposing to infections and autoimmune diseases. Underlying mechanisms include dysbiosis, a decrease in essential microbial metabolites, and changes in the function of specific immune cells. This alteration can result in chronic inflammation and increase vulnerability to respiratory, metabolic, and autoimmune diseases. In the long term, early exposure to antibiotics can alter immune regulation, compromise the response to infections and increase the risk of chronic diseases such as diabetes and obesity. To mitigate these effects, rational use of antibiotics, support with probiotics and prebiotics, and the implementation of personalized strategies based on microbiota profiles are essential to restore the balance of the intestinal microbiota and promote an adequate immune response.

 

Introducción:

 

La exposición temprana a antibióticos en niños es una práctica médica común, generalmente justificada por la necesidad de tratar infecciones bacterianas y prevenir complicaciones. Sin embargo, esta estrategia terapéutica tiene implicaciones significativas en el desarrollo del sistema inmunológico, lo que podría predisponer a diversas alteraciones de salud a largo plazo. La influencia de los antibióticos en este proceso es compleja e involucra modificaciones en la microbiota intestinal, alteraciones en la función de las células inmunitarias y un aumento en la susceptibilidad a enfermedades inmunomediadas (1; 2)

 

Uno de los efectos más evidentes de la exposición temprana a antibióticos es el incremento del riesgo de enfermedades alérgicas y asma. Diversos estudios han demostrado que el uso de antibióticos en la infancia se asocia con una mayor probabilidad de desarrollar dermatitis atópica, asma y la necesidad de utilizar corticosteroides inhalados durante la niñez. Este fenómeno parece estar relacionado con alteraciones en la microbiota intestinal, la cual desempeña un papel crucial en la maduración y regulación del sistema inmunológico (1; 2; 3).

 

Asimismo, se ha establecido una conexión entre el uso temprano de antibióticos y el desarrollo de enfermedades inflamatorias intestinales (EII), como la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. Evidencia reciente indica que la administración de antibióticos en edades tempranas incrementa el riesgo de EII de manera independiente a la frecuencia de infecciones previas. Este hallazgo sugiere que los antibióticos podrían alterar la microbiota intestinal de forma que favorezca un entorno proinflamatorio, predisponiendo al desarrollo de estas patologías. Además, el impacto del tratamiento antibiótico parece variar según el tipo de fármaco y la edad de exposición (4).

 

Otro de los efectos negativos de los antibióticos en el sistema inmunológico es la alteración de la función de las células inmunes. Se ha documentado que estos fármacos pueden afectar procesos esenciales como la quimiotaxis, la fagocitosis y la producción de citocinas, lo que genera una respuesta inmune deficiente y un aumento en la susceptibilidad a infecciones (Snow et al., 2024; Sobel et al., 2024). Además, el impacto de esta disrupción no se limita a la infancia, sino que puede tener implicaciones sistémicas a lo largo de la vida, contribuyendo al desarrollo de enfermedades como diabetes tipo 2, depresión y diversas patologías autoinmunes (6).

 

Los mecanismos que explican estas consecuencias adversas incluyen, en primer lugar, la alteración de la microbiota intestinal. Los antibióticos modifican la composición y diversidad de la microbiota, lo que interfiere en el desarrollo inmunológico y promueve desequilibrios en la regulación inmune. Estos cambios pueden predisponer a enfermedades como el asma y las alergias debido a una respuesta desbalanceada del sistema inmunológico (3; 7).

 

Otro mecanismo relevante es la reducción en la producción de metabolitos microbianos clave. Algunos de estos compuestos, como el ácido indol-3-propiónico, desempeñan funciones esenciales en la regulación de la respuesta inmune y en el mantenimiento de la integridad epitelial. La disminución de estos metabolitos puede favorecer la inflamación y contribuir al desarrollo de patologías inmunomediadas (2).

 

Además, la exposición a antibióticos puede alterar el desarrollo de células inmunitarias específicas. Se ha identificado que estos fármacos pueden afectar la diferenciación y función de células T invariantes asociadas a mucosas, las cuales desempeñan un papel crucial en la inmunidad de las superficies mucosas. La alteración de estas células podría incrementar la susceptibilidad a infecciones respiratorias y otras enfermedades de origen inmunológico (8).

 

Finalmente, la exposición temprana a antibióticos puede inducir cambios epigenéticos y metabólicos en las células inmunitarias. Estos cambios pueden reprogramar su función, promoviendo respuestas inmunes inadecuadas y favoreciendo el desarrollo de enfermedades crónicas (9).

 

Metodología:

 

Para el diseño de esta investigación sobre el impacto de la exposición temprana a antibióticos en el desarrollo del sistema inmunológico y la composición de la microbiota intestinal, se realizó una revisión bibliográfica exhaustiva. Esta revisión abordó aspectos fundamentales como la alteración de la microbiota por el uso de antibióticos, la relación entre disbiosis y enfermedades inmunomediadas, así como estrategias para mitigar sus efectos adversos. Se consultaron bases de datos científicas reconocidas, incluyendo PubMed, Scopus y Web of Science, debido a su relevancia en temas de microbiología, inmunología y salud pública.

 

Se aplicaron criterios de inclusión y exclusión estrictos para garantizar la calidad y pertinencia de la información seleccionada. Los criterios de inclusión consideraron estudios publicados entre 2020 y 2025, escritos en inglés o español, que abordaran el impacto de la exposición a antibióticos en la microbiota intestinal, el desarrollo inmunológico y enfermedades asociadas como asma, diabetes tipo 2 y patologías autoinmunes. Se excluyeron estudios con datos incompletos, publicaciones duplicadas o aquellas que no contaran con revisión por pares. Las palabras clave utilizadas en la búsqueda incluyeron: Exposición temprana, antibióticos, microbiota intestinal, sistema inmunológico, enfermedades alérgicas, enfermedades inflamatorias intestinales.

 

La búsqueda inicial arrojó 25 fuentes relevantes, que incluyeron artículos originales, revisiones sistemáticas, estudios epidemiológicos y documentos de organismos de salud. A partir de estas fuentes, se realizó un análisis detallado para extraer datos sobre los cambios en la composición de la microbiota, la alteración en la maduración del sistema inmunológico, el aumento en la susceptibilidad a enfermedades crónicas y las intervenciones potenciales para mitigar estos efectos.

 

El análisis de la información se llevó a cabo utilizando enfoques cualitativos y comparativos. Los hallazgos clave fueron organizados en categorías temáticas, lo que permitió identificar patrones comunes en la relación entre antibióticos y disbiosis, así como estrategias terapéuticas y dietéticas para la restauración de la microbiota y la regulación inmunológica. Este enfoque integral proporciona una visión estructurada sobre las implicaciones del uso temprano de antibióticos y las oportunidades para desarrollar estrategias de prevención y tratamiento en poblaciones vulnerables.

 

Desarrollo del sistema inmunológico en la infancia:

 

El desarrollo del sistema inmunológico ocurre en distintas etapas clave, comenzando en la fase prenatal y extendiéndose a lo largo de la infancia. Durante la etapa prenatal, el sistema inmunológico se forma en un ambiente estéril, en el cual los anticuerpos maternos desempeñan un papel fundamental en la protección inicial del feto (10). Tras el nacimiento, en el período neonatal, el sistema inmunológico entra en contacto con los primeros estímulos externos, incluyendo señales provenientes de la microbiota materna, que son esenciales para su maduración (11). Posteriormente, en la infancia, la inmunidad innata actúa como la primera línea de defensa, reaccionando de manera rápida ante patógenos, mientras que la inmunidad adaptativa adquiere progresivamente mayor versatilidad y especificidad en su respuesta (12).

 

Uno de los principales factores que influye en el desarrollo del sistema inmunológico es la microbiota intestinal. Esta comunidad microbiana desempeña un papel clave en la regulación de las vías de señalización celular y en el mantenimiento de la homeostasis inmunológica (11). Además, la microbiota intestinal participa en la producción de neurotransmisores, como la serotonina, que activan células T reguladoras, esenciales para la prevención de trastornos autoinmunes (14). La composición de esta microbiota no solo incide en la función inmunitaria, sino que también permite predecir la susceptibilidad a diversas enfermedades, dado que su alteración se ha asociado con el desarrollo de alergias y patologías inflamatorias (13).

 

El sistema inmunológico no se desarrolla de manera aislada, sino que interactúa con diversos factores ambientales y predisposiciones genéticas. Las influencias maternas, como el tipo de parto y las prácticas de alimentación, afectan significativamente la composición de la microbiota intestinal del recién nacido y, en consecuencia, su maduración inmunitaria (13). Asimismo, la dieta y el uso de antibióticos pueden modificar la microbiota intestinal, lo que impacta la respuesta inmune y el riesgo de desarrollar enfermedades como el asma (14). En este sentido, la exposición temprana a una amplia variedad de microorganismos ambientales es crucial para la inducción de tolerancia inmunológica y la prevención de enfermedades crónicas en etapas posteriores de la vida (11).

 

Efectos de la exposición temprana a antibióticos:

 

La exposición temprana a antibióticos provoca alteraciones significativas en la composición de la microbiota intestinal, caracterizadas por una reducción en la diversidad microbiana y cambios en la abundancia de grupos bacterianos clave. En particular, se ha observado una disminución en bacterias productoras de butirato, como Clostridiaceae, las cuales desempeñan un papel fundamental en la salud intestinal y en la regulación de la función inmunológica (15). Este desequilibrio microbiano, conocido como disbiosis, es una consecuencia frecuente de la administración de antibióticos en etapas tempranas de la vida y se ha asociado con una mayor susceptibilidad a enfermedades crónicas, incluyendo la enfermedad inflamatoria intestinal y los trastornos metabólicos (16). Además, ciertos antibióticos, como la vancomicina, han demostrado afectar el desarrollo del sistema nervioso entérico al modificar poblaciones de macrófagos esenciales para la homeostasis intestinal (7).

 

El impacto de la exposición temprana a antibióticos no se limita a la microbiota, sino que también compromete la respuesta inmunitaria innata y adaptativa. Por ejemplo, la reducción en la población de células T invariantes asociadas a mucosas afecta la capacidad del sistema inmunológico para responder rápidamente a patógenos, lo que aumenta la vulnerabilidad a infecciones como la neumonía (8). Asimismo, la alteración en la producción de metabolitos microbianos, como el ácido indol-3-propiónico, influye en la respuesta celular al estrés y en la regulación inmunitaria, contribuyendo a un mayor riesgo de inflamación alérgica en las vías respiratorias (2). La disbiosis inducida por antibióticos también puede potenciar la activación de células linfoides innatas del grupo 2 , lo que favorece respuestas alérgicas exacerbadas y un mayor riesgo de desarrollar asma (17).

 

Las consecuencias de estas alteraciones no solo afectan la función inmunológica inmediata, sino que también influyen en la regulación de la inflamación y la tolerancia inmunológica a largo plazo. El desequilibrio en la microbiota intestinal inducido por antibióticos se ha relacionado con un aumento en la inflamación tipo 2 y con alteraciones en el metabolismo lipídico, factores que se asocian con una mayor gravedad del asma (3). Además, la disbiosis reduce la producción de ácidos grasos de cadena corta, como el butirato, los cuales desempeñan un papel crucial en la regulación de la inflamación y en el mantenimiento de la tolerancia inmunológica. La disminución en los niveles de butirato puede provocar una intensificación de las respuestas inflamatorias (15; 17). Finalmente, la alteración de la microbiota intestinal y de sus metabolitos no solo repercute en la función inmunológica, sino que también puede afectar el neurodesarrollo y la neuroregeneración, lo que sugiere un impacto sistémico más amplio sobre la salud más allá del sistema inmunológico (18).

 

Relación con enfermedades inmunomediadas:

 

La exposición temprana a antibióticos se ha asociado con un mayor riesgo de desarrollar asma y enfermedades alérgicas. Diversos estudios han demostrado que la administración de antibióticos durante el período neonatal y la primera infancia se relaciona con una mayor incidencia de dermatitis atópica y asma en etapas posteriores de la vida. En particular, el tratamiento con antibióticos antes de los seis meses de edad se ha vinculado con un aumento en el riesgo de padecer dermatitis atópica y asma, con razones de momios ajustadas de 1.38 y 1.56, respectivamente (1). Este fenómeno puede explicarse por la disbiosis inducida por antibióticos, la cual interfiere con la producción de metabolitos microbianos clave, como el ácido indol-3-propiónico, lo que conlleva una mayor inflamación alérgica en las vías respiratorias en la adultez (2). Además, la exposición a antibióticos en etapas tempranas de la vida puede alterar la microbiota intestinal y el metabolismo lipídico pulmonar, promoviendo una respuesta inflamatoria exacerbada en las vías respiratorias (3).

 

Más allá de las enfermedades alérgicas, existe evidencia que sugiere una relación entre la exposición temprana a antibióticos y un mayor riesgo de desarrollar enfermedades autoinmunes. Un estudio encontró que la administración de antibióticos durante el parto se asoció con un incremento en la probabilidad de padecer enfermedades autoinmunes en la infancia, con una razón de riesgo ajustada de 1.28 (19).

 

Asimismo, la relación entre el uso temprano de antibióticos y laEII está bien documentada. Diversos estudios han demostrado que la exposición a antibióticos en la primera infancia aumenta el riesgo de desarrollar EII, independientemente de la frecuencia de infecciones. Un análisis conjunto de cohortes de nacimiento en países escandinavos encontró que el uso de antibióticos durante el primer año de vida representaba un factor de riesgo significativo para el desarrollo de EII en la infancia y en la adultez temprana, con una razón de riesgo de 1.33 (20). Además, una revisión sistemática y metaanálisis indicó que el uso recurrente de antibióticos, en particular cefalosporinas, penicilinas y macrólidos, incrementa significativamente el riesgo de desarrollar EII (21).

 

Implicaciones a largo plazo en la salud:

 

La disbiosis intestinal inducida por antibióticos en etapas tempranas de la vida puede tener efectos persistentes en la salud, favoreciendo el desarrollo de enfermedades crónicas. La alteración de la microbiota intestinal se ha vinculado con un mayor riesgo de enfermedades inflamatorias intestinales, obesidad, diabetes tipo 2 y trastornos autoinmunes, lo que resalta la importancia del equilibrio microbiano en la regulación inmunológica y metabólica a lo largo de la vida (16). Además, la exposición temprana a antibióticos puede afectar la maduración del sistema inmunológico, particularmente mediante la inhibición del desarrollo de células T invariantes asociadas a mucosas, fundamentales para la respuesta inmunitaria. Esta alteración puede incrementar la susceptibilidad a infecciones respiratorias como la neumonía, lo que sugiere que los antibióticos no solo modifican la microbiota, sino que también pueden alterar la competencia del sistema inmunológico en la defensa contra patógenos (8).

 

En este contexto, diversas investigaciones han demostrado una asociación significativa entre el uso temprano de antibióticos y el desarrollo de enfermedades alérgicas en la infancia, incluyendo la dermatitis atópica y el asma. La disbiosis intestinal generada por los antibióticos puede provocar respuestas inmunológicas exageradas y desbalanceadas, contribuyendo al incremento de patologías atópicas en edades posteriores (1; 2).

 

Más allá de las enfermedades inmunológicas, la alteración de la microbiota inducida por antibióticos puede aumentar la susceptibilidad a infecciones recurrentes, debido a una respuesta inmune menos eficiente. Esta mayor vulnerabilidad se ha vinculado con la afectación de células inmunitarias clave, como las células T invariantes asociadas a mucosas, cuya función en la inmunidad innata se ve comprometida ante la disbiosis persistente (8). Asimismo, la exposición temprana a antibióticos se ha relacionado con la aparición de trastornos metabólicos como la obesidad y la diabetes tipo 2, posiblemente debido a la modificación de la composición microbiana intestinal y la alteración de vías metabólicas esenciales para la homeostasis energética (16; 6). En el ámbito respiratorio, se ha propuesto que el uso de antibióticos en la infancia para tratar infecciones respiratorias puede, paradójicamente, favorecer el desarrollo de asma, reforzando la necesidad de un uso racional y prudente de estos fármacos (22).

 

Otro aspecto relevante es el posible impacto de la disbiosis en la respuesta inmunológica a las vacunas. La alteración del entorno inmunológico inducida por antibióticos podría modificar la manera en que el organismo responde a la inmunización, afectando potencialmente la eficacia de algunas vacunas. Sin embargo, aún son limitadas las investigaciones que han abordado este tema de manera específica (16). En este sentido, se ha propuesto que la administración de probióticos, como Bifidobacterium infantis, podría contrarrestar algunos de los efectos negativos de los antibióticos, promoviendo una mejor respuesta inmune y, posiblemente, mejorando la eficacia vacunal (23).

 

Estrategias para minimizar el impacto:

 

Para mitigar estos impactos, es esencial promover un uso racional de los antibióticos, restringiendo su administración a situaciones clínicamente necesarias y seleccionando cuidadosamente el tipo y la duración del tratamiento (3; 25). Además, la suplementación con probioticos, como Bifidobacterium infantis, y prebióticos, como el 2′-fucosil-lactosa, ha mostrado ser efectiva en la restauración del equilibrio de la microbiota y en la prevención de alteraciones inmunológicas (23). Asimismo, la incorporación de dietas ricas en fibra puede favorecer un ambiente intestinal propicio para el desarrollo de una microbiota saludable y una respuesta inmune equilibrada (24).

 

Por otro lado, las estrategias personalizadas pueden contribuir a la prevención de efectos adversos asociados con la exposición temprana a antibióticos. La realización de perfiles microbióticos individuales permitiría el diseño de intervenciones específicas, como la administración dirigida de probioticos o prebióticos según las deficiencias detectadas en la microbiota del individuo (25). Además, el análisis de factores genéticos podría facilitar la identificación de individuos con mayor predisposición a ciertas enfermedades, permitiendo el diseño de estrategias preventivas más eficaces (6).

 

Conclusiones:

 

La exposición temprana a antibióticos altera significativamente la microbiota intestinal y la función del sistema inmunológico, lo que aumenta la susceptibilidad a enfermedades alérgicas, inflamatorias e incluso autoinmunes. Estas alteraciones pueden tener efectos a largo plazo en la salud de los niños, incrementando el riesgo de desarrollar enfermedades crónicas como asma, enfermedad inflamatoria intestinal y diabetes.

 

Dado el impacto negativo potencial de los antibióticos en el desarrollo del sistema inmunológico y la microbiota intestinal, es crucial promover un uso racional de estos fármacos. El uso innecesario o excesivo de antibióticos debe ser evitado, y se deben considerar alternativas terapéuticas, como la administración de probióticos y prebióticos, para restaurar el equilibrio de la microbiota intestinal y mitigar los efectos adversos sobre la salud.

 

La implementación de enfoques personalizados en la prevención y tratamiento de las alteraciones inducidas por los antibióticos, como el análisis de perfiles microbióticos individuales, puede ser clave para diseñar intervenciones más efectivas. Estas estrategias podrían incluir el uso dirigido de probióticos y la modificación de la dieta, con el objetivo de restaurar la microbiota intestinal, regular la función inmunológica y reducir el riesgo de enfermedades a largo plazo.

 

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