Los microbios a menudo se ven como patógenos que causan enfermedades y los antibióticos se han utilizado con éxito para combatir a estos invasores extranjeros. En realidad, la imagen es más compleja. La mayoría de las veces vivimos en armonía con nuestra microbiota intestinal comensal, que es la colecciónde microorganismos que colonizan el intestino sano. Las bacterias comensales regulan las funciones biológicas del huésped, incluida la salud esquelética. Investigadores de la Universidad de Medicina de Carolina del Sur MUSC que estudian la osteoinmunología, la interfaz de los sistemas esquelético e inmunitario, han examinado el impacto de alterar el intestino sano.microbioma con antibióticos en el desarrollo esquelético post-puberal. Sus resultados, publicados en línea el 16 de enero de 2019 en el American Journal of Pathology , mostró que la interrupción antibiótica de la microbiota intestinal indujo una respuesta proinflamatoria que condujo a una mayor actividad de los osteoclastos.
"Este informe presenta los antibióticos como un modulador exógeno crítico de la respuesta osteoinmune de la microbiota intestinal durante el desarrollo esquelético postpuberal", dice Chad M. Novince, DDS, Ph.D., profesor asistente en las Facultades de Medicina y Medicina Dental queestudia el impacto del microbioma en la osteoinmunología y el desarrollo esquelético ". Las personas han demostrado que los antibióticos perturban la microbiota, pero este es el primer estudio conocido que evalúa cómo eso tiene efectos posteriores en las células inmunes que regulan las células óseas y el fenotipo esquelético general. Este trabajoreúne toda la historia ".
La fase de desarrollo posterior a la pubertad es una ventana crítica de plasticidad que respalda la acumulación de aproximadamente el 40 por ciento de nuestra masa ósea máxima. El trabajo reciente del laboratorio Novince y otros ha demostrado que la microbiota intestinal contribuye a la salud esquelética.Para determinar el impacto de la perturbación con antibióticos de la microbiota intestinal en el desarrollo esquelético pospuberal, Novince trabajó con los miembros del equipo en MUSC y trató a los ratones con un cóctel de tres antibióticos. En colaboración con el científico del microbioma Alexander V. Alekseyenko, Ph.D., asociadoProfesor del Centro de Informática Biomédica y director fundador del Programa MUSC para la Investigación del Microbioma Humano, pudieron demostrar que el tratamiento con antibióticos provocó alteraciones importantes en la microbiota intestinal, lo que resultó en cambios específicos en grandes grupos de bacterias.
"Tener al Dr. Alekseyenko como parte del equipo es una fortaleza única", dice Novince.
Después de la interrupción antibiótica de la microbiota, el laboratorio de Novince examinó la integridad del sistema esquelético. Los cambios inducidos por antibióticos en la microbiota tuvieron poco impacto en el hueso cortical; sin embargo, hubo cambios significativos en el hueso trabecular, el tipo de hueso quese somete a altas tasas de metabolismo óseo. Si bien el trabajo previo analizó la densidad de las células óseas en todo el esqueleto después del tratamiento con antibióticos, este trabajo se centró en los detalles celulares que subyacen al mantenimiento óseo. El metabolismo óseo se controla mediante un equilibrio de reabsorción ósea osteoclastos y hueso-construcción de células osteoblastos. Curiosamente, no hubo cambios en los osteoblastos, mientras que el número de células osteoclásticas, el tamaño y la actividad aumentaron.
Para determinar qué causó el aumento de la actividad de los osteoclastos, el laboratorio de Novince evaluó los niveles de varias moléculas de señalización de osteoclastos. Descubrieron que los niveles de moléculas de señalización pro-osteoclásticas aumentaron en la circulación de los animales tratados con antibióticos, lo que sugiere que la actividad de los osteoclastos aumentaEl resultado de una respuesta inmune específica a un cambio en la microbiota.
La siguiente pregunta importante fue cómo los antibióticos impactan las células inmunes en el entorno de la médula ósea.
"Nuestro estudio es capaz de sumergirse en mecanismos específicos de células inmunes adaptativas e innatas dentro del entorno de la médula ósea para mostrar que hay un efecto en las células óseas", dice Jessica D. Hathaway-Schrader, Ph.D., post-doctorado y primer autor en este estudio.
El examen de las poblaciones de células inmunes en la médula ósea reveló sorprendentemente un aumento significativo en las células supresoras derivadas de mieloides MDSC de los animales tratados con antibióticos. Se sabe que las MDSC regulan la respuesta inmune innata y adaptativa durante diversas enfermedades, pero no han sidoampliamente estudiado en salud. Además, la presentación y el procesamiento de antígenos fueron suprimidos en la médula ósea después del tratamiento con antibióticos.
En resumen, el grupo de Novince ha demostrado que la interrupción antibiótica de la microbiota intestinal desregula la comunicación entre las células inmunes y las células óseas. Si bien el estudio actual utilizó un cóctel antibiótico de amplio espectro destinado a alterar gravemente la composición de las bacterias intestinales, los resultados justificaninvestigación adicional. Los estudios futuros tienen como objetivo incorporar un régimen de antibióticos que se traduzca mejor en tratamientos con antibióticos humanos. Estos estudios podrían conducir a ensayos clínicos destinados a definir el impacto de antibióticos específicos en el microbioma intestinal. Esta investigación apoyaría el desarrollo de intervenciones terapéuticas no invasivasen el microbioma destinado a prevenir y tratar el deterioro esquelético.
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Materiales proporcionados por Universidad de Medicina de Carolina del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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