El intestino de los mamíferos es cálido, húmedo e increíblemente rico en nutrientes, un ambiente perfecto para el crecimiento bacteriano. Las comunidades de "bacterias buenas" en el intestino, comúnmente denominadas microbiomas, son socios vitales para el cuerpo, ayudando a digerir la fibra, extraer nutrientes y prevenir diversas enfermedades. Todos estamos familiarizados con las respuestas inmunitarias y las enfermedades que resultan de la entrada de bacterias malas o patógenas en el cuerpo, por lo tanto, si el sistema inmunitario evolucionó para repeler a los microbios, entonces¿Cómo mantienen los mamíferos relaciones armoniosas con las bacterias beneficiosas en el intestino?
Ahora, una nueva investigación de Caltech ilustra cómo una especie particular de bacterias beneficiosas en realidad aprovecha la respuesta inmune del cuerpo para que pueda asentarse cómodamente en el intestino.
El trabajo se realizó en el laboratorio de Sarkis Mazmanian, Luis B. y Nelly Soux Profesor de Microbiología e Investigador del Instituto de Investigación Médica del Patrimonio. Un artículo que describe la investigación se publicó en línea el 3 de mayo en la revista ciencia .
Dirigido por el estudiante graduado Gregory Donaldson, los investigadores en el laboratorio de Mazmania decidieron examinar un microbio llamado Bacterioides fragilis . La especie en particular se encuentra abundantemente en el intestino grueso de muchos mamíferos, incluidos los humanos, y el laboratorio de Mazmania demostró previamente que protege a los ratones de ciertos trastornos inflamatorios y neurológicos como la enfermedad inflamatoria intestinal y la esclerosis múltiple. Curiosamente, aunque existeson múltiples cepas de B. fragilis las personas sanas forman una relación monógama a largo plazo con una sola cepa.
"Los estudios de otros laboratorios han demostrado que la mayoría de las personas tienen la misma cepa de B. fragilis a lo largo de sus vidas ", dice Donaldson." Queríamos entender a nivel molecular cómo estas bacterias son capaces de colonizar el intestino de manera estable y a largo plazo ".
Primero, los investigadores intentaron examinar B. fragilis la relación simbiótica con el intestino al observar físicamente los lugares donde residen las bacterias. Utilizando imágenes de microscopía electrónica en muestras de intestinos de ratones, el equipo pudo ver eso B. fragilis se agrupa en agregados profundos dentro de la gruesa capa de moco que recubre el intestino, ubicado cerca de las células epiteliales que recubren la superficie del intestino. Donaldson y sus colaboradores teorizaron que este nicho espacial es necesario para que una sola especie se asiente yestablecer un punto de apoyo estable.
El equipo luego tuvo como objetivo determinar qué mecanismos permiten B. fragilis para colonizar tal nicho dentro del intestino. Encontraron que cada uno B. fragilis la bacteria está encerrada en una cápsula gruesa hecha de carbohidratos. La cápsula se asocia típicamente con agentes patógenos bacterias malas que intentan ocultarse del reconocimiento y ataque del sistema inmunitario del cuerpo. Las bacterias mutantes que carecen de esta cápsula no pueden agregarse y no habitanla capa mucosa. Por lo tanto, los investigadores teorizaron que los carbohidratos capsulares son necesarios para B. fragilis se esfuerza por monopolizar su nicho en el intestino.
Debido a que se sabía que las cápsulas bacterianas estaban relacionadas con una respuesta inmune en bacterias patógenas, Donaldson y Mazmanian plantearon la hipótesis de que también podría haber una respuesta inmune a la B. fragilis cápsula. De hecho, descubrieron que los anticuerpos, las proteínas inmunes que se agarran y marcan bacterias o virus específicos para que otras células inmunes engullen y destruyan, se unían al B. fragilis cápsula en el intestino. Un tipo particular de anticuerpo, inmunoglobulina A o IgA, se encuentra en todo el intestino; de hecho, es el tipo de anticuerpo más abundantemente producido en humanos, pero sus funciones específicas han sido enigmáticas.
Normalmente, una respuesta de anticuerpos significa muerte inminente a bacterias patógenas. Pero curiosamente, la IgA no afecta negativamente a la mayoría de las bacterias que normalmente viven en el intestino. En el caso de B. fragilis los investigadores encontraron que en realidad ayudó a las bacterias a adherirse a las células epiteliales. Además, en ratones que carecían de IgA, la bacteria tuvo menos éxito en colonizar la superficie del intestino y mantener la estabilidad a largo plazo.
El equipo cree que esta respuesta de IgA a la B. fragilis la cápsula ayuda a anclar las bacterias a la superficie epitelial, proporcionando así una ventaja.
"Es sorprendente encontrar que una respuesta inmune realmente ayuda a las bacterias beneficiosas a prosperar, lo que a su vez ayuda al huésped a prosperar", dice Donaldson. "El estudio de la inmunología se ha centrado principalmente en el contexto de las bacterias patógenas. Pero hay billonesde bacterias en el intestino, y la mayoría de las veces ninguno de ellos lo enferma. Nuestro estudio muestra que hay un reconocimiento inmunitario activo de estas bacterias, pero ayuda en lugar de obstaculizarlas. Esto sugiere que el sistema inmunitario es más que soloun sistema de defensa y anticuerpos son más que armas ".
En un trabajo futuro, los investigadores planean estudiar cómo surge la respuesta de anticuerpos del intestino en primer lugar y por qué ayuda B. fragilis mientras que otros anticuerpos lastiman a las bacterias. En última instancia, este trabajo podría usarse para mejorar la colonización por otras bacterias beneficiosas, como a través del uso de probióticos.
"Durante la última década, muchos estudios han perfilado el microbioma intestinal en una variedad de enfermedades, estilos de vida, geografías y después del nacimiento", dice Mazmanian. "Hemos aprendido que la composición comunitaria del microbioma se correlaciona con condiciones particulares:- por ejemplo, las configuraciones alteradas de microbioma pueden contribuir a la enfermedad inflamatoria intestinal, el autismo y la enfermedad de Parkinson. Lo que se ha desconocido en gran medida es cómo se establece y mantiene un microbioma en primer lugar. Nuestro estudio revela un mecanismo molecular mediante el cual las bacterias beneficiosas específicas activamentePromover la colonización intestinal a largo plazo mediante la participación y la cooptación del sistema inmune, en lugar de tratar de evadirlo como lo hacen los patógenos. Este descubrimiento puede conducir a nuevas formas de corregir los desequilibrios de microbioma, y tal vez para prevenir y tratar una variedad de trastornos humanos."
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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