Las bacterias intestinales prosperan en los alimentos que comemos. A su vez, proporcionan nutrientes esenciales que nos mantienen saludables, repelen a los patógenos e incluso ayudan a guiar nuestras respuestas inmunes.
Comprender cómo y por qué algunas cepas bacterianas que ingerimos pueden establecerse con éxito en el intestino grueso, mientras que otras son expulsadas rápidamente, podría ayudar a los científicos a aprender cómo manipular la composición de miles de especies bacterianas allí de maneras que mejoren nuestra salud o ayudendefenderse de la enfermedad, pero la gran complejidad de la ecología intestinal ha obstaculizado esta tarea.
Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford que trabajan con ratones de laboratorio han demostrado que es posible favorecer el injerto de una cepa bacteriana sobre otras manipulando la dieta de los ratones. Los investigadores también han demostrado que es posible controlar la cantidad de bacteriacrece en el intestino calibrando la cantidad de un carbohidrato específico en el agua o alimento de cada ratón.
"Todos estamos dotados de una comunidad microbiana en nuestras entrañas que se reunió de manera caótica durante nuestros primeros años de vida", dijo Justin Sonnenburg, PhD, profesor asociado de microbiología e inmunología ". Aunque seguimos adquiriendo nuevoscepas a lo largo de la vida, esta adquisición es un proceso mal orquestado y poco entendido. Este estudio sugiere que podría ser posible remodelar nuestro microbioma de manera deliberada para mejorar la salud y combatir las enfermedades ".
Un artículo que describe la investigación se publicará en línea el 9 de mayo en Naturaleza . Sonnenburg es el autor principal. La ex estudiante graduada Elizabeth Shepherd, PhD, es la autora principal.
Dando a la bacteria una ventaja
El floreciente campo de los probióticos, cultivos bacterianos vivos y presumiblemente saludables que se encuentran naturalmente en alimentos como el yogur o que se incluyen en los suplementos orales de venta libre, es un ejemplo de una creciente conciencia pública de la importancia de las bacterias intestinales. InclusoSin embargo, si no toma probióticos o come yogurt, sin saberlo, cada uno de nosotros consume bajos niveles de microbios adaptados al intestino a lo largo de nuestra vida. Pero, independientemente de la fuente, no se sabe qué causa que una cepa tenga éxito sobre otra.pasar rápidamente a través de nuestro tracto digestivo sin afianzarse en nuestra alfombra intestinal.
Sonnenburg y sus colegas se preguntaron si un impulso dietético daría una ventaja a cepas bacterianas específicas en el salvaje oeste del microbioma intestinal. Para investigar, viajaron a la Instalación de Tratamiento de Aguas Residuales de San José para encontrar miembros de Bacteroides, la mayoríagénero prominente en la microbiota intestinal humana, específicamente buscando cepas que sean capaces de digerir un ingrediente relativamente raro en las dietas estadounidenses: las algas marinas llamadas nori se usan en rollos de sushi y otros alimentos japoneses. Se analizaron las bacterias recolectadas en el efluente primario en busca de uncapacidad de usar un carbohidrato que se encuentra en nori llamado porfirán.
"Los genes que permiten que una bacteria digiera porfirán son extremadamente raros entre los humanos que no tienen algas como parte común de su dieta", dijo Sonnenburg. "Esto nos permitió probar si podríamos eludir las reglas de ecosistemas complejoscreando un nicho privilegiado que podría favorecer a un solo microbio permitiéndole existir en ausencia de la competencia de los 30 billones de otros microbios en el intestino ".
Una vez que encontraron una cepa de Bacteroides que se tragaba nori, los investigadores intentaron introducirla en cada uno de los tres grupos de ratones de laboratorio. A dos grupos de ratones se les eliminó su propia bacteria intestinal y se la reemplazó por la bacteria intestinal natural dedos donantes humanos sanos, cada uno de los cuales donó exclusivamente a un grupo u otro. El tercer grupo de ratones albergaba una comunidad convencional de microbiota intestinal específica para ratones.
Un efecto directo
Los investigadores encontraron que cuando los ratones fueron alimentados con una dieta típica de comida para ratones, la cepa de digestión de porfirán pudo injertarse en dos grupos de ratones en grados variables y limitados; uno de los grupos de ratones con bacterias intestinales humanas rechazó elnueva cepa completamente. Sin embargo, cuando los ratones fueron alimentados con una dieta rica en porfirán, los resultados fueron dramáticamente diferentes: las bacterias se injertaron de manera robusta a niveles similares en todos los ratones. Además, Shepherd descubrió que podía calibrar con precisión el tamaño de la población del injertobacterias aumentando o disminuyendo la cantidad de nori que ingieren los animales.
"Los resultados de este experimento de dilución nos dejaron boquiabiertos", dijo Sonnenburg. "El efecto directo de la dieta en la población bacteriana fue muy claro".
Además de demostrar que podrían favorecer el injerto y el crecimiento de la cepa bacteriana nori-engulledora, los investigadores dieron un paso más al demostrar que los genes necesarios para permitir la digestión de porfirán existen como una unidad que puede ser modificada en otrosCepas de Bacteroides, dándoles la misma ventaja de injerto. Ahora están trabajando para identificar otros genes que confieren capacidades dietéticas similares.
"Podemos usar estos módulos de genes para desarrollar un vasto conjunto de herramientas para hacer realidad los tratamientos microbianos terapéuticos", dijo Sonnenburg. "Los genes que digieren porfirán y una dieta rica en algas marinas son el primer par, pero podría haber cientos más.Nos gustaría expandir este paradigma simple en una variedad de componentes dietéticos y microbios ".
Los investigadores también visualizan el desarrollo de bacterias que albergan interruptores de muerte y puertas lógicas que permitirán a los médicos activar y desactivar la actividad bacteriana a voluntad, o cuando ocurra un conjunto específico de circunstancias.
"Ha quedado muy claro en los últimos 10 años que los microbios intestinales no solo están conectados a muchos aspectos de nuestra biología, sino que también son muy maleables", dijo Sonnenburg. "Nuestra creciente capacidad para manipularlos va a cambiar la forma en quese practica la salud de precisión. Un médico cuyo paciente está por comenzar la inmunoterapia para el cáncer puede optar por administrar también una cepa bacteriana que se sabe que activa el sistema inmune, por ejemplo. Por el contrario, un paciente con una enfermedad autoinmune puede beneficiarse de un conjunto diferente de microbiotaeso puede reducir una respuesta inmune hiperactiva. Son solo una palanca muy poderosa para modular nuestra biología en salud y enfermedad ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Original escrito por Krista Conger. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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