La composición de nuestros microbiomas, las comunidades únicas de bacterias, virus y otros microbios que viven dentro y fuera de nosotros, se ha relacionado, con diversos grados de evidencia, con todo, desde la enfermedad inflamatoria intestinal hasta el rendimiento deportivo.
¿Pero exactamente cómo podrían estos organismos pequeños tener influencias tan inmensas en una persona?
Los investigadores de la Universidad de California en San Diego han creado el primer mapa de todas las moléculas en cada órgano de un ratón y las formas en que son modificadas por los microbios. En un ejemplo sorprendente, descubrieron que los microbios controlan la estructura de la bilisácidos en ratones y personas.
El estudio, publicado el 26 de febrero de 2020 en Naturaleza , fue dirigido por Pieter Dorrestein, PhD, profesor y director del Centro de Innovación Colaborativa de Espectrometría de Masas en la Escuela de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs en UC San Diego, y Robert Quinn, PhD, profesor asistente en la Universidad Estatal de Michigan.
Cuando cambia la estructura de las moléculas, como los ácidos biliares, puede cambiar la forma en que las células se comunican entre sí y qué genes se activan o desactivan en un momento dado, dijo Dorrestein. Y eso podría tener enormes consecuenciaspara la función corporal y el desarrollo de enfermedades.
"Escuchamos mucho acerca de cómo nuestros propios genes humanos influyen en nuestra salud y comportamiento, por lo que puede sorprendernos pensar que podríamos tener moléculas en el cuerpo que se vean y actúen de la manera en que no lo hacen debido a nuestros genes,pero debido a otro organismo vivo ", dijo Dorrestein.
Mapeo de moléculas y microbios en ratones
El equipo comparó ratones libres de gérmenes estériles y ratones con microbios normales. Usaron una técnica de laboratorio llamada espectrometría de masas para caracterizar las moléculas no vivas en cada órgano del ratón. Identificaron la mayor cantidad posible de moléculas al compararlas con la referencia.estructuras en la base de datos GNPS, un repositorio de espectrometría de masas de crowdsourcing desarrollado por Dorrestein y colaboradores. También determinaron qué microbios vivos se ubican conjuntamente con estas moléculas mediante la secuenciación de una región genética específica que actúa como un código de barras para los tipos de bacterias.
En total, analizaron 768 muestras de 96 sitios de 29 órganos diferentes de cuatro ratones libres de gérmenes y cuatro ratones con microbios normales. El resultado fue un mapa de todas las moléculas encontradas en todo el cuerpo de un ratón normal con microbios,y un mapa de moléculas en un ratón sin microbios.
Una comparación de los mapas reveló que hasta el 70 por ciento de la química intestinal de un ratón está determinada por su microbioma intestinal. Incluso en órganos distantes, como el útero o el cerebro, aproximadamente el 20 por ciento de las moléculas eran diferentes en los ratones conmicrobios intestinales.
Las bacterias modifican los ácidos biliares
Después de construir estos mapas, los investigadores se centraron en una familia particular de moléculas que parecían ser significativamente diferentes cuando los microbios estaban presentes: los ácidos biliares. Los ácidos biliares son producidos principalmente por el ratón o el hígado humano, y ayudan a digerir las grasas y aceitesTambién pueden llevar mensajes por todo el cuerpo.
El equipo descubrió ácidos biliares con estructuras previamente desconocidas en ratones con microbiomas normales, pero no en ratones libres de gérmenes. Desde hace tiempo se sabe que las enzimas hepáticas del huésped agregan aminoácidos a los ácidos biliares, específicamente los aminoácidos glicina y taurina. Pero enratones con microbiomas normales, el equipo descubrió que las bacterias están marcando los ácidos biliares con otros aminoácidos: fenilalanina, tirosina y leucina.
"Más de 42,000 trabajos de investigación se han publicado sobre los ácidos biliares en el transcurso de 170 años", dijo Quinn. "Y sin embargo, estas modificaciones se han pasado por alto".
Influencia en la salud humana
Curioso si se encuentran los mismos tipos de ácidos biliares modificados por microbios en humanos, los investigadores utilizaron una herramienta que crearon, la Herramienta de búsqueda de espectrometría de masas MASST, para buscar 1,004 conjuntos de datos públicos de muestras analizadas con espectrometría de masas. También analizaronpor espectrometría de masas, aproximadamente 3,000 muestras fecales enviadas al Proyecto American Gut, un gran esfuerzo de ciencia ciudadana con sede en la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego.
Esto es lo que encontraron: los ácidos biliares modificados por microbios únicos que los investigadores vieron en ratones también estuvieron presentes en hasta el 25.3 por ciento de todas las muestras humanas en los conjuntos de datos. Estos nuevos ácidos biliares fueron más abundantes en bebés y pacientes con enfermedad inflamatoria intestinalo fibrosis quística.
Una forma en que los ácidos biliares pueden enviar mensajes desde el intestino a otras partes del cuerpo es a través de receptores intestinales específicos llamados receptores farnesoides X. Los ácidos biliares se unen y activan los receptores, que luego inhiben los genes responsables de producir más ácidos biliares. Los receptores tambiénayudan a regular los niveles de triglicéridos hepáticos y la regulación de líquidos en los intestinos, haciéndolos importantes en la enfermedad hepática y posiblemente la obesidad. Actualmente se están desarrollando varios medicamentos para tratar la enfermedad hepática mediante la activación de los receptores farnesoides X.
Efectivamente, en ratones y células humanas cultivadas en el laboratorio, Dorrestein, Quinn y su equipo descubrieron que los ácidos biliares modificados por microbios recién descubiertos estimulan fuertemente los receptores X farnesoides, reduciendo la expresión de genes responsables de la producción de ácidos biliares en el hígado.
El estudio plantea muchas preguntas sobre el papel que los microbios podrían desempeñar en la conducción del hígado y otras enfermedades, y en la influencia de la actividad terapéutica, como los medicamentos que se dirigen a los receptores X farnesoides.
"Este estudio proporciona un claro ejemplo de cómo los microbios pueden influir en la expresión de los genes humanos", dijo Dorrestein. "Lo que aún no sabemos son las consecuencias posteriores que esto podría tener, o cómo podríamos intervenir para mejorarsalud humana."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Heather Buschman, Ph.D .. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :