En ratones

Usan algas dietéticas para manipular las bacterias intestinales

Alga nori
FLICKR/ SSTRIEU
Publicado 10/05/2018 7:47:33CET

   MADRID, 10 May. (EUROPA PRESS) -

   Las bacterias intestinales prosperan en los alimentos que comemos y, a su vez, proporcionan nutrientes esenciales que nos mantienen saludables, repelen 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 rápidamente expulsadas, podría ayudar a los científicos a aprender a manipular la composición de miles de especies bacterianas de maneras que mejoren nuestra salud o nos ayuden a defendernos de la enfermedad. Pero la gran complejidad de la ecología intestinal ha obstaculizado esta tarea.

   Ahora, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, en Palo Alto, California, Estados Unidos, 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 científicos también han demostrado que es posible controlar cuánto crece una bacteria en el intestino al calibrar la cantidad de un carbohidrato específico en el agua o los alimentos de cada ratón.

   "Todos estamos dotados de una comunidad microbiana en nuestras entrañas que se reúne de manera caótica durante nuestros primeros años de vida --explica Justin Sonnenburg, profesor asociado de Microbiología e Inmunología--. Aunque continuamos adquiriendo nuevas cepas a lo largo de la vida, esta adquisición es un proceso mal orquestado y no bien entendido. Este estudio sugiere que podría ser posible remodelar nuestro microbioma de manera deliberada para mejorar la salud y combatir las enfermedades".

   ESonnenburg es el autor principal de este trabajo, que se detalla en un artículo publicado en la edición digital de este miércoles de 'Nature', y la ex estudiante graduada Elizabeth Shepherd, es otra autora de esta investigación. Los estudios en el floreciente campo de los probióticos, cultivos bacterianos vivos, presumiblemente saludables, que se encuentran naturalmente en alimentos como el yogur o incluidos en los suplementos orales de venta libre, son un ejemplo de una creciente conciencia pública sobre la importancia de las bacterias intestinales.

Incluso, si no tomas probióticos ni comes yogur, cada uno de nosotros, sin saberlo, consume bajos niveles de microbios adaptados al intestino a lo largo de nuestra vida. Pero, independientemente de la fuente, no se sabe qué hace que una cepa tenga éxito sobre otra. Muchas pasan rápidamente a través de nuestro tracto digestivo sin tener un punto de apoyo en nuestra alfombra intestinal abundante. Sonnenburg y sus colegas se preguntaron si un impulso en la dieta aportaría una ventaja a cepas bacterianas específicas en el microbioma intestinal.

   Para investigarlo, viajaron a la planta de tratamiento de aguas residuales de San José para encontrar miembros de 'Bacteroides', el género más prominente en la microbiota intestinal humana, buscando específicamente cepas que puedan digerir un ingrediente relativamente raro en las dietas estadounidenses: las algas marinas llamadas nori usadas en rollos de sushi y otras comidas japonesas. Monitorizaron las bacterias recolectadas en el efluente primario para detectar su capacidad de usar un carbohidrato que se encuentra en nori llamado 'porphyran' (porfirio).

   "Los genes que permiten que una bacteria digiera porfirio son extremadamente raros entre los humanos que no tienen algas marinas como parte común de su dieta --señala Sonnenburg--. Esto nos permitió probar si se podían eludir las reglas de ecosistemas complejos al crear un nicho privilegiado que podría favorecer a un solo microbio al permitir que exista en ausencia de competencia de los 30 billones de otros microbios en el intestino".

   Una vez que encontraron una cepa de 'Bacteroides' que engulle nori, los investigadores intentaron introducirla en cada uno de los tres grupos de ratones de laboratorio. Dos grupos de roedores tuvieron sus propias bacterias intestinales eliminadas y reemplazadas con las bacterias intestinales naturales de dos donantes humanos sanos, cada uno de los cuales donó exclusivamente a un grupo u otro. El tercer grupo de animales albergaba una comunidad de microbiota intestinal específica de ratón convencional.

UN EFECTO DIRECTO

Los científicos encontraron que cuando los roedores fueron alimentados con una dieta típica de comida para ratones, la cepa digestiva de 'porphyran' fue capaz de insertarse en dos grupos de ratones en grados variados y limitados; uno de los grupos de roedores con bacterias intestinales humanas rechazó completamente la nueva cepa.

   Sin embargo, cuando los animales fueron alimentados con una dieta rica en porfirio, los resultados fueron radicalmente diferentes: la bacteria se instaló de forma robusta a niveles similares en todos los ratones. Además, Shepherd descubrió que podía calibrar con precisión el tamaño de la población de las bacterias injertadas al aumentar o disminuir la cantidad de nori que ingieren los animales. "Los resultados de este experimento de dilución nos dejaron boquiabiertos --dice Sonnenburg--. El efecto directo de la dieta sobre la población bacteriana fue muy claro".

Además de demostrar que podrían favorecer el injerto y el crecimiento de la cepa bacteriana que engulle a los nori, los científicos dieron un paso más al demostrar que los genes necesarios para permitir la digestión del porfirio existen como una unidad que puede modificarse en otras cepas de 'Bacteroides', dándoles la misma ventaja de injerto. Ahora, están trabajando para identificar otros genes que confieren habilidades dietéticas similares.

   "Podemos utilizar estos módulos genéticos para desarrollar un vasto conjunto de herramientas para hacer realidad los tratamientos microbianos terapéuticos --dice Sonnenburg--. Los genes que digieren porfirio y una dieta rica en algas son el primer par, pero potencialmente podría haber cientos más. Nos gustaría expandir este paradigma simple en una variedad de componentes dietéticos y microbios".

   Los investigadores también prevén el desarrollo de bacterias que albergan interruptores de muerte y puertas lógicas que permitirán a los médicos activar o desactivar la actividad bacteriana a voluntad, o cuando se produzca un conjunto específico de circunstancias. "Durante los últimos diez años ha quedado muy claro que los microbios intestinales no solo están conectados a muchos aspectos de nuestra biología, sino que también son muy maleables", dice Sonnenburg.

   "Nuestra creciente capacidad para manipularlos va a cambiar la forma en que se practica la precisión. Un médico cuyo paciente está a punto de comenzar la inmunoterapia contra el cáncer puede optar por administrar también una cepa bacteriana conocida por activar el sistema inmunitario, por ejemplo. Por el contrario, con una enfermedad autoinmune puede beneficiarse de un conjunto diferente de microbiota que puede disminuir una respuesta inmune hiperactiva. Son solo una palanca muy poderosa para modular nuestra biología en la salud y la enfermedad", concluye.

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