Los investigadores de Penn Medicine han señalado una enzima bacteriana detrás de un desequilibrio en el microbioma intestinal relacionado con la enfermedad de Crohn. El nuevo estudio, publicado en línea esta semana en Medicina traslacional de la ciencia , sugiere que eliminar una porción significativa de la bacteria en el microbioma intestinal y luego reintroducir cierto tipo de bacteria "buena" que carece de esta enzima, conocida como ureasa, puede ser un enfoque efectivo para tratar mejor estas enfermedades.
"Debido a que es una sola enzima que está involucrada en este proceso, podría ser una solución específica", dijo el autor principal del estudio, Gary D. Wu, MD, jefe asociado de investigación en la división de Gastroenterología en la Escuela de Perelman deMedicina en la Universidad de Pensilvania: "La idea sería que pudiéramos 'diseñar' la composición de la microbiota de alguna manera que carezca de esta en particular".
Un desequilibrio en el microbioma intestinal, más bacterias "malas" que "buenas", se conoce como disbiosis, causada por factores estresantes ambientales, como inflamación intestinal, antibióticos o dieta. Se cree que la disbiosis intestinal alimenta la enfermedad de CrohnLa enfermedad de Crohn es una enfermedad inflamatoria intestinal que afecta a casi un millón de niños y adultos en los Estados Unidos.
En una serie de estudios en humanos y ratones, los investigadores descubrieron que un tipo de bacteria "mala" conocida como Proteobacteria que se alimenta de urea, un producto de desecho que puede terminar en el colon, jugó un papel importante en el desarrollo de la disbiosis.
Las bacterias "malas", que albergan la enzima ureasa, convierten la urea en amoníaco metabolismo del nitrógeno, que luego es reabsorbida por las bacterias para producir aminoácidos que están asociados con la disbiosis en la enfermedad de Crohn. Las bacterias "buenas" pueden no responder ende manera similar, y por lo tanto puede servir como un enfoque terapéutico potencial para diseñar el microbioma en un estado más saludable y tratar la enfermedad.
"El estudio es importante porque muestra que el movimiento de nitrógeno hacia las bacterias es un proceso importante en el desarrollo de la disbiosis", dijo Wu. "También demuestra que el uso de una sola enzima puede reconfigurar toda la composición de la microbiota intestinal"."
La investigación fue realizada por Wu y sus colegas del Hospital Penn Medicine y Children's de Filadelfia CHOP, bajo el Programa PennCHOP Microbiome con fondos de la Fundación Crohn's y Colitis.
Para investigar el papel del metabolismo del nitrógeno en la disbiosis, los investigadores realizaron un análisis metabolómico que caracteriza moléculas pequeñas en muestras fecales de 90 pacientes con enfermedad de Crohn del estudio Pediátrico Longitudinal de Dieta Elemental y Composición de Microbiota en Heces POR FAVOR y 26 niños sanos.
Los resultados mostraron que los aminoácidos fecales, resultado del metabolismo bacteriano del nitrógeno, se asociaron significativamente con la enfermedad de Crohn, la disbiosis y una abundancia de proteobacterias en los pacientes. Eso llevó a los investigadores a rastrear la actividad del metabolismo del nitrógeno en los modelos de ratones para ayudar a revelarmecanismos que podrían ser objetivos para el tratamiento de enfermedades.
Para demostrar que el metabolismo de nitrógeno bacteriano regulado por la ureasa y conduce a la disbiosis, la pizarra del microbioma tuvo que limpiarse antes de que la microbiota pudiera ser diseñada para una configuración específica. Los investigadores mostraron previamente el tratamiento previo de ratones con antibióticos vancomicina y neomicina y polietilenglicol PEG, un agente de purga intestinal utilizado por los pacientes en preparación para una colonoscopia, redujo significativamente la carga bacteriana lo suficiente como para crear una oportunidad para que una comunidad bacteriana recién introducida se establezca.
Usando este enfoque, en el estudio actual, los investigadores mostraron que inocular ratones pretratados con una sola especie bacteriana, Escherichia coli, alteró el microbioma intestinal de manera significativa, dependiendo de la presencia de ureasa. Ratones inyectados con ureasa negativaE. coli no condujo a disbiosis, mientras que los ratones con E. coli con ureasa positiva sí. La E. coli con ureasa positiva también exacerbó la colitis en los ratones.
Al igual que los ratones, el tratamiento de cinco sujetos humanos con los mismos dos antibióticos y PEG también redujo con éxito la carga bacteriana en su tracto intestinal en 100,000 veces, lo que sugiere que podría ser posible diseñar la composición de la microbiota intestinal en pacientes con intestino inflamatorioenfermedad.
"Ahora que podemos reducir efectivamente la carga bacteriana en humanos, ahora es posible diseñar la microbiota en una configuración diferente de una manera similar a lo que hemos logrado en ratones", dijo Wu. "Aunque ahora estamos más cerca,todavía hay más trabajo por hacer "
De hecho, el equipo de Penn y CHOP actualmente está realizando un estudio clínico terapéutico en pacientes con enfermedad de Crohn refractaria utilizando una estrategia basada en datos de este estudio que se enfoca en alterar profundamente la microbiota intestinal.
"Los resultados de este estudio y el análisis de muestras biológicas recolectadas serán un primer paso importante en la construcción de una plataforma tecnológica para diseñar una composición beneficiosa de la microbiota intestinal para el tratamiento de enfermedades inflamatorias intestinales", dijo Wu.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :