El intestino humano es el hogar de unos 100 billones de bacterias, que comprenden entre 250 y 500 especies. Esta asombrosa variedad de organismos, conocidos colectivamente como el microbioma intestinal, es un poderoso regulador de enfermedades y salud y se ha implicado en afecciones que van desde la inflamaciónenfermedad intestinal a esclerosis múltiple.
Los microbios intestinales participan en una conversación intrincadamente coreografiada con el sistema inmune, estimulándolo lo suficiente como para mantener a raya a los invasores que causan enfermedades, mientras que al mismo tiempo lo controlan para que no inicie un ataque contra el cuerpo por error.
Hasta ahora, los científicos han podido escuchar fragmentos de la conversación entre bacterias y células inmunes individuales o un puñado de genes.
Ahora, por primera vez, los científicos de la Escuela de Medicina de Harvard han logrado "escuchar" la interferencia entre microbios individuales y todo el elenco de células inmunes y genes expresados en el intestino.
Los experimentos, publicados el 16 de febrero en Celda , proporciona un plan para identificar importantes influenciadores microbianos de la enfermedad y la salud y puede ayudar a los científicos a desarrollar tratamientos dirigidos con precisión.
Investigaciones anteriores han analizado los vínculos entre la enfermedad y la presencia o ausencia de ciertas clases de bacterias en el intestino. Por el contrario, el equipo de HMS se concentró en un microbio a la vez y sus efectos en casi todas las células inmunes y genes intestinales,un enfoque que ofrece una comprensión más precisa de la interacción entre los microbios intestinales individuales y sus anfitriones. Más allá de eso, dijo el equipo, el enfoque podría ayudar a los científicos a detectar moléculas o cepas bacterianas que puedan usarse terapéuticamente para ajustar ciertas respuestas inmunes.
"Nos propusimos mapear las interacciones entre las bacterias y el sistema inmune con la esperanza de que esto eventualmente conduzca al desarrollo de un boticario de agentes diseñados para modular el sistema inmune de manera selectiva y precisa", dijo el investigador principal Dennis Kasper, profesorde medicina y microbiología e inmunobiología en HMS.
Tal boticario, agregó Kasper, está a años de distancia, pero los resultados preparan el escenario para los descubrimientos terapéuticos.
Para el trabajo, el equipo de microbiología de Kasper colaboró con inmunólogos del laboratorio HMS dirigido por Diane Mathis y Christophe Benoist.
"Este fue un ejemplo de la verdadera experiencia y conocimiento de la polinización cruzada", dijo Mathis, profesor de microbiología e inmunobiología en HMS. "Esta investigación se llevó a cabo en la intersección de la microbiología, la inmunología y la genética, lo cual es ilustrativo de lo complejo y sinérgicoformas en que múltiples órganos y sistemas de órganos operan en el cuerpo "
Aprovechar los microbios o moléculas naturales y usarlos para modular la respuesta inmune promete proporcionar mejores terapias inmunes dirigidas con precisión. Dichas terapias, dicen los investigadores, prometen beneficios óptimos con efectos secundarios mínimos o no tóxicos.
"Debido a que observamos efectos microbianos principalmente en el intestino, creemos que una terapia basada en microbios evitaría el daño colateral visto con medicamentos que eliminan las clases de células inmunes en todo el cuerpo", dijo Benoist, profesor de microbiología e inmunobiología.en HMS.
Además, dijo, la modulación del sistema inmunitario intestinal también puede tener efectos beneficiosos más amplios porque la inmunidad intestinal se ha relacionado con varias enfermedades autoinmunes, como la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn y la diabetes.
Para sus experimentos, el equipo recolectó 53 especies bacterianas comunes de intestinos humanos y las sembró en intestinos de ratones estériles, un microbio a la vez. Dos semanas después, los científicos realizaron análisis inmunológicos y genómicos, comparando los resultados con los de ratones cuyoslas tripas estaban completamente libres de microbios. Los científicos evaluaron los efectos de cada microbio en 21 tipos de células inmunes y en la actividad de todo el elenco de genes que regulan la inmunidad intestinal. Los experimentos arrojaron algunas sorpresas.
efecto de espectro
El equipo observó que cada tipo de célula inmunitaria se vio afectado por una variedad de formas. Algunas bacterias ejercieron una influencia poderosa, mientras que otras tuvieron efectos mucho más sutiles. Muy pocos microbios no produjeron ningún efecto.
Algunas bacterias aumentaron la actividad de ciertas células, mientras que otras amortiguaron la actividad de las mismas células. Estos efectos de oposición, dicen los investigadores, sugieren un mecanismo evolutivo de control y equilibrio para garantizar que ninguna bacteria sola pueda dominar a las otras ensus efectos sobre el sistema inmune. De manera similar, algunas bacterias regulan positivamente ciertos genes, mientras que otros los regulan negativamente, lo que indica que los microbios pueden tener efectos de equilibrio en la expresión de genes intestinales
"Creemos que algunos microbios pueden aumentar la regulación de ciertos genes para crear un ambiente más hospitalario para ellos, mientras que otros pueden reducir la regulación de ciertos para crear uno más hostil para las bacterias dañinas", dijo Kasper. Cuando los investigadores analizaron los efectos bacterianos en los genes que regulanla actividad de las citocinas, moléculas de señalización responsables de inducir inflamación en respuesta a infecciones, cáncer y otras enfermedades, una vez más observaron la misma dinámica de equilibrio en juego: algunas bacterias aumentaron la actividad de estos genes mientras que otras lo rechazaron.
redundancia
Además, al contrario de lo esperado, dijeron los investigadores, las bacterias que pertenecían a la misma clase no necesariamente tenían los mismos efectos, o incluso similares, sobre las células inmunes. Esa observación, dicen los investigadores, sugiere un mecanismo evolutivo a prueba de fallas para garantizarla preservación de las funciones inmunes clave incluso si se pierden clases enteras de bacterias.
Una cuarta parte de las 53 bacterias estudiadas aumentó de manera potente el número de células inmunes conocidas como células T reguladoras, que son responsables de controlar la inflamación y mantener la auto-tolerancia inmune para proteger al cuerpo del ataque inmunitario autoinfligido. Otra observación interesante, laLos investigadores dijeron que un solo microbio poco conocido, el Fusobacterium varium, tuvo, en general, el efecto más poderoso sobre las células inmunes en general, tales como la supresión de antimicrobianos secretados naturalmente y la capacidad de activar varios genes que promueven la inflamación..
La clase de células inmunes más poderosamente afectada fueron las células dendríticas plasmacitoides, que se sabe que afectan la función de las células T reguladoras y la secreción de interferones, proteínas naturales que evitan los virus. El 38% de los microbios aumentaron los niveles de estascélulas dendríticas, mientras que el 8 por ciento redujo sus niveles.
El equipo actualmente estudia la interacción microbiana-inmune en un contexto más complejo, analizando los efectos aditivos de varias especies bacterianas a la vez.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Ekaterina Pesheva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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