Comidas de microbioma

Bacteroides fragilis ss. vulgatus WIKIMEDIA, CDCEl microbioma intestinal de los mamíferos es una comunidad abundante y dinámica que se adapta rápidamente a los cambios ambientales en el huésped. Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri, ahora han identificado algunos de los genes que las bacterias que residen en el intestino del ratón usan para adaptarse a los cambios en la dieta, según un estudio publicado hoy (1 de octubre) en Science . Anteriormente, los investigadores que intentaban comprender la increíble diversidad del microbioma intestinal se veían limitados por las herramientas disponibles para estudiar los cambios genéticos en el intestino. Así que Meng Wu, Jeffrey Gordon y sus colegas desarrollaron un nuevo método para rastrear los cambios genéticos en las bacterias intestinales.

«[El estudio] demuestra con elegancia los principios funcionales del microbioma», dijo Joseph Petrosino, microbiólogo y genetista del Baylor College of Medicine en Houston, Texas, que no participó en este estudio. «Realmente estás viendo el…

Wu creó una gran biblioteca de 87 000 a 167 000 cepas mutantes diferentes de cuatro especies diferentes de Bacteroides, un género que se encuentra comúnmente en los intestinos. Luego, colonizó ratones libres de gérmenes con las cepas mutantes y otras 11 cepas bacterianas comunes en el intestino para crear una microbiota simplificada. Hizo un seguimiento de la proporción de las cepas que se recuperaron de los ratones para evaluar qué tan bien se adaptaban las cepas al entorno intestinal, dando a cada cepa mutante un índice de aptitud basado en qué tan abundante era en el intestino.

Fue agradable cómo pudimos obtener una lectura digital de la consistencia de una asamblea comunitaria a través de este . . . método, dijo Gordon. Pudimos medir la solidez de la comunidad y su resiliencia a las perturbaciones dietéticas.

Los investigadores también estudiaron cómo Bacteroides se adaptaba a los cambios en la dieta del huésped. Algunos ratones fueron alimentados con una dieta variable que oscilaba entre alta en grasas/alta en azúcar y baja en grasas/alta en carbohidratos complejos. Dos grupos de control fueron alimentados con una dieta monótona; uno que consistía solo en alimentos altos en grasas y azúcares y el otro alimentado solo con una dieta baja en grasas y alta en carbohidratos complejos. Los ratones alimentados con la dieta variada tenían microbiomas que eran más variados que los de los animales alimentados con dietas monótonas. El equipo también identificó 15 genes centrales considerados determinantes de la aptitud que estaban relacionados con el metabolismo de los aminoácidos. Wu y sus colegas también encontraron que la microbiota intestinal simplificada respondía a un prebiótico potencial (arabinoxilano), un polisacárido y una fuente de carbohidratos para la bacteria. Sin embargo, el equipo no pudo determinar si los efectos sobre la abundancia de especies individuales eran resultados directos de los cambios en la dieta frente a sus interacciones con otros miembros de la comunidad microbiana.

Petrosino señaló que las respuestas de Wu y sus colegas observado puede no traducirse cuando se aplica en un microbioma más completo. Comparó el fenómeno con pedir prestados ingredientes para hacer un pastel: si vives solo o con unos pocos vecinos, debes proporcionar todos los ingredientes tú mismo. Si vives en una calle bulliciosa, es muy probable que puedas pedirle prestados a tu vecino los huevos, la harina o cualquier otra cosa que te falte. De la misma manera, las bacterias con un pequeño grupo de especies vecinas pueden metabolizar lo que necesitan para sobrevivir, pero en un sistema más complejo pueden usar otro conjunto de genes y tomar prestados metabolitos de la comunidad más grande de bacterias disponibles para ellos.

La metodología de los equipos puede ser aplicable a muchas preguntas diferentes relacionadas con el microbioma intestinal, dijo el microbiólogo Thomas Sharpton de la Universidad Estatal de Oregón, que no participó en el estudio. Creo que esto será un avance significativo en el campo, dijo Sharpton. Nos proporciona un conjunto de herramientas para una comprensión mecánica del microbioma. Por ejemplo, dijo, podría imaginarse el mismo procedimiento aplicado a una variedad de ratones con mutaciones genéticas.

Otras aplicaciones incluyen determinar qué organismos son más importantes para los trasplantes fecales, o si los cambios en la dieta y la aptitud del microbioma tienen algún efecto. efecto sobre la susceptibilidad o la resistencia a las infecciones gastrointestinales, por ejemplo.

En general, dijo Gordon, los hallazgos sientan las bases para futuros estudios sobre la función del microbioma. Por ahora, dijo, los resultados demuestran que un organismo es capaz de transformar el microbioma a medida que estas redes alimentarias se ensamblan y alteran.

M. Wu et al., Determinantes genéticos del estado físico in vivo y la capacidad de respuesta a la dieta en múltiples Bacteroides intestinales humanos, Science, doi:10.1126/science.aac5992, 2015.

Corrección, aclaración (2 de octubre): este artículo se actualizó para reflejar que los investigadores administraron arabinoxilano como un prebiótico potencial (no un probiótico, como estaba escrito) y para agregar la frase «el abundancia de» hasta el quinto al último párrafo. El Científico se arrepiente de los errores.

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