MADRID, 30 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania (Penn Medicine), en Estados Unidos, han identificado una enzima bacteriana detrás de un desequilibrio en el microbioma intestinal relacionado con la enfermedad de Crohn.
El nuevo estudio, publicado en la edición digital de esta semana de 'Science Translational Medicine', sugiere que eliminar una parte significativa de las bacterias en el microbioma intestinal y luego reintroducir un cierto tipo de bacteria "buena" que carezca de esta enzima, conocida como ureasa, puede ser un enfoque eficaz para tratar mejor estas patologías.
"Debido a que es una enzima única que está involucrada en este proceso, podría ser una solución dirigible", afirma el autor principal del estudio, Gary D. Wu, jefe asociado de investigación en la División de Gastroenterología de Penn Medicine. "La idea sería que pudiéramos 'diseñar' la composición de la microbiota de alguna manera que carezca de ésta en particular", añade.
Un desequilibrio en el microbioma intestinal --más bacterias "malas" que "buenas"-- se conoce como disbiosis, que es causada por factores ambientales estresantes, como la inflamación intestinal, los antibióticos o la dieta. Se cree que la disbiosis intestinal alimenta la enfermedad de Crohn y otras patologías, pero los mecanismos detrás de esta relación no se entienden por completo. La enfermedad de Crohn es un trastorno inflamatorio del intestino que afecta a casi un millón de niños y adultos en Estados Unidos.
En una serie de estudios en humanos y ratones, los investigadores descubrieron que un tipo de bacteria "mala" conocida como 'Proteobacteria' que se alimenta de urea, un producto de desecho que puede regresar al colon, desempeñó un papel importante en el desarrollo de la disbiosis.
Las bacterias "malas", que albergan la enzima ureasa, convierten la urea en amoniaco (metabolismo del nitrógeno), que luego es reabsorbida por bacterias para producir aminoácidos que están asociados con la disbiosis en la enfermedad de Crohn. Las bacterias "buenas" pueden no responder de manera similar y, por lo tanto, pueden servir como un enfoque terapéutico potencial para manipular el microbioma a un estado más saludable y tratar la enfermedad.
"El estudio es importante porque muestra que el movimiento del nitrógeno en las bacterias es un proceso importante en el desarrollo de la disbiosis --detalla Wu--. También revela que el uso de una sola enzima puede reconfigurar toda la composición de la microbiota intestinal". La investigación fue realizada por Wu y sus colegas de Penn Medicine y 'Children's Hospital of Philadelphia' (CHOP), en el marco del Programa 'PennCHOP Microbiome' con fondos de la Fundación de Colitis y Crohn.
EL PAPEL DE LA UREASA EN EL METABOLISMO DEL NITRÓGENO BACTERIANO
Para investigar el papel del metabolismo del nitrógeno en la disbiosis, los científicos realizaron un análisis metabolómico que caracteriza moléculas pequeñas en muestras fecales de 90 pacientes con enfermedad de Crohn del estudio longitudinal pediátrico de composición elemental de la dieta y la microbiota de heces (PLEASE, por sus siglas en inglés) y 26 niños sanos.
Los resultados mostraron que los aminoácidos fecales, un resultado del metabolismo del nitrógeno bacteriano, se vincularon significativamente con la enfermedad de Crohn, disbiosis y una abundancia de 'Proteobacteria' en pacientes. Eso llevó a los investigadores a rastrear la actividad del metabolismo del nitrógeno en los modelos de ratón para ayudar a revelar los mecanismos que podrían ser objetivos para el tratamiento de la enfermedad.
Para demostrar que la ureasa regula el metabolismo del nitrógeno bacteriano y conduce a la disbiosis, el microbioma seleccionado tuvo que ser limpiado antes de que pudiera diseñarse la microbiota en una configuración específica. Los científicos mostraron previamente que ratones tratados anteriormente con antibióticos (vancomicina y neomicina) y polietilenglicol (PEG), un agente de purga intestinal utilizado por los pacientes en preparación para una colonoscopia, redujo significativamente la carga bacteriana lo suficiente como para crear una oportunidad para que una comunidad bacteriana recién establecida se estableciera.
Usando este enfoque, en el estudio actual, los autores mostraron que la inoculación de ratones pre-tratados con una sola especie bacteriana, 'Escherichia coli', registraron una alteración del microbioma intestinal de una manera significativa, dependiendo de la presencia de ureasa. Los ratones a los que se les inyectó 'E. coli' con ureasa negativa no desarrollaron disbiosis, mientras que los ratones con 'E. coli' con ureasa positiva sí lo hicieron. La' E. coli' con ureasa positiva también exacerbó la colitis en los ratones.
De manera similar a los ratones, el tratamiento de cinco personas humanas con los mismos dos antibióticos y PEG también redujo exitosamente la carga bacteriana en su tracto intestinal en 100.000 veces, lo que sugiere que podría ser posible diseñar la composición de la microbiota intestinal en pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal.
"Ahora que podemos reducir efectivamente la carga bacteriana en humanos, es posible diseñar la microbiota en una configuración diferente de manera similar a lo que hemos logrado en ratones --destaca Wu--. Aunque ahora estamos más cerca, todavía hay mucho trabajo por hacer".
De hecho, el equipo de Penn y CHOP está llevando a cabo un estudio clínico terapéutico en pacientes con enfermedad de Crohn refractaria utilizando una estrategia basada en datos de este estudio que se centra en la alteración profunda de la microbiota intestinal. "Los resultados de este estudio y el análisis de bioespecímenes recolectados serán un primer paso importante en la construcción de una plataforma tecnológica para diseñar una composición beneficiosa de la microbiota intestinal con el objetivo de tratar las enfermedades inflamatorias del intestino ", concluye Wu.
