Dentro de su intestino, se libra una batalla silenciosa entre muchas bacterias que compiten por la supervivencia. Un nuevo estudio sugiere cómo algunas bacterias intestinales podrían adquirir un arsenal defensivo contra un tipo de ataque tóxico librado por sus microbios vecinos.
Investigadores de la Universidad de Washington querían comprender qué fuerzas impulsan la composición y la ecología de las colecciones de microbios que viven en el intestino de las personas. El estado del microbioma intestinal humano es fundamental para los aspectos de salud y enfermedad.
"La dieta y la respuesta inmune no son suficientes para explicar los componentes de su microbioma intestinal", dijeron los científicos del proyecto. Los vencedores de las luchas y hostilidades entre los microorganismos que intentan residir en el intestino pueden contribuir a la composición de esa comunidad microbiana.
Los investigadores principales fueron Joseph Mougous, profesor de microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, y Elhanan Borenstein, ex científico del genoma de la Universidad de Washington y ahora profesor en la Universidad de Tel Aviv en Israel. El proyectolos líderes fueron Benjamin Ross, un ex becario postdoctoral de la UW que ahora forma parte de la facultad de Dartmouth College, y Adrian Verster, un ex becario postdoctoral de la UW que ahora es bioinformático en Health Canada.
Las bacterias tienen muchas formas de antagonizar su propia especie o la de otras especies, señalaron estos científicos. Un grupo de bacterias intestinales prevalentes, del orden Bacteroidales, tiene un mecanismo de secreción para inyectar proteínas tóxicas a las bacterias que se aglomeran demasiado cerca. Al mismo tiempo,se mantienen a salvo de los venenos de sus propias células o las de sus parientes al llevar factores de inmunidad específicos que neutralizan las toxinas.
En el estudio actual, los investigadores encontraron que varias de las especies de Bacteroides que pueblan el intestino humano han adquirido grupos de genes de defensa interbacteriana considerables. Estos codifican para grandes conjuntos de determinantes de la inmunidad que neutralizan el impacto directo de las toxinas de sus competidores. Los grupostienen características que sugieren que están adquiriendo activamente nuevos genes de inmunidad a medida que se encuentran con nuevas amenazas.
Estos y otros hallazgos relacionados se informan en la edición del 30 de octubre de Naturaleza .
Los investigadores caracterizaron los genes que codifican las toxinas entregadas entre bacterias y sus correspondientes factores de inmunidad en muestras recolectadas de intestinos humanos. Hicieron un hallazgo sorprendente. Su trabajo en ese momento se centró en una especie intestinal particular conocida por producir muchas toxinas secretadas, Bacteroides fragilis . Como se anticipó, genes que confieren inmunidad a B. fragilis Se encontraron toxinas en muchas de las muestras en relativamente la misma abundancia que los marcadores de la presencia de esa especie.
Este hallazgo sugirió que estos genes de inmunidad están codificados por B. fragilis en sí mismo. En otras muestras, sin embargo, los genes de inmunidad aparecieron en abundancia sustancialmente mayor que B. fragilis marcadores de especies. Incluso se detectaron en algunas muestras de microbioma sin ninguno B. fragilis .
"Este hallazgo sugiere fuertemente que estos anti B. fragilis los elementos de inmunidad fueron codificados por otras bacterias en el intestino ", explicaron los científicos. Utilizando análisis estadísticos, los investigadores concluyeron que estos incluían B. ovatus, B. vulgatus, B. helcogenes y B. coprocola. Observando los genomas de estosorganismos, descubrieron que portaban genes que se esperaría que los hicieran inmunes a las toxinas liberadas de B. fragilis . Además, en los genomas estos genes de inmunidad estaban ubicados en grandes grupos junto con otros genes de inmunidad que se predice que protegen contra otros B. fragilis toxinas.
Curiosamente, estos grupos de genes se encuentran en una región cromosómica que tiene características que sugieren que pueden moverse de forma independiente entre organismos. Cuando los investigadores mezclaron una bacteria que portaba uno de los grupos con un organismo relacionado que no tenía uno, descubrieron que la inmunidadlos genes podrían transferirse, y que los genes recién adquiridos ofrecían protección contra las toxinas.
Según sus observaciones, los científicos creen que estos genes de inmunidad tienen un papel adaptativo porque ayudan a estas bacterias a superar los impactos tóxicos de sus B. fragilis agresores. Ven este efecto de protección durante el crecimiento en placas de Petri en sus laboratorios y cuando introdujeron las bacterias que llevan estos genes en las entrañas de los ratones.
Los investigadores luego preguntaron si genes similares de inmunidad huérfana protegen contra otras toxinas producidas en el intestino, además de las liberadas por B. fragilis . Esto condujo al descubrimiento de un segundo conjunto de grupos de genes de inmunidad huérfana que están muy extendidos entre las especies de Bacteroides en el intestino. Estos grupos contienen genes que se prevé que protejan contra diversas toxinas producidas por una variedad de especies diferentes, no solo por otros Bacteroides.Una segunda característica sorprendente de este segundo tipo de grupo de genes de inmunidad es que muestra signos de adquisición reciente de nuevos genes.
Los científicos concluyeron que la obtención y el mantenimiento de grupos de genes de inmunidad huérfana es una forma común en que las bacterias intestinales intentan defenderse de los ataques interbacterianos y mantener la presencia de sus especies o cepas en el microbioma intestinal humano.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud AI080609, P3ODK089507, R0lDK095869, K99GM129874, R01GM124312, DP2AT00780201, el Burroughs Wellcome Fund, el Consejo de Ingeniería y Ciencias Naturales de Canadá, la Fundación Simon y el Instituto Médico Howard Hughes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington Health Sciences / UW Medicine . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :