Se identificaron genes metabólicos desregulados en pacientes con enfermedades digestivas y metabólicas.
Investigadores de la Weill Cornell Medicine en Estados Unidos han llevado a cabo un estudio preclínico que revela cómo los microbios presentes en el intestino de los mamíferos pueden tener un impacto considerable en el metabolismo de los aminoácidos y la glucosa de sus anfitriones, desempeñando un papel análogo al de un hígado adicional.
En esta investigación se ha profundizado en la comprensión de cómo los billones de microbios que residen en nuestro cuerpo influyen en nuestra salud. El doctor Chun-Jun Guo, profesor asistente de microbiología e inmunología en medicina y miembro del Instituto Jill Roberts para la Investigación de la Enfermedad Inflamatoria Intestinal, lideró el estudio con un enfoque particular en la interacción entre los microbios intestinales y la absorción de nutrientes.
"Los microbios en nuestro intestino actúan como los primeros consumidores de los nutrientes de los alimentos que ingerimos, seleccionando lo que necesitan y dejándonos los residuos de su proceso metabólico", explica el Dr. Guo, quien también es parte del Centro Friedman para Nutrición e Inflamación en Weill Cornell Medicine.
Para entender mejor este proceso, el equipo de investigación liderado por el Dr. Chun-Jun Guo, junto con el primer autor, el Dr. Ting-Ting Li, quien es asociado postdoctoral en el laboratorio de Guo, llevó a cabo un estudio detallado sobre cómo ciertas bacterias intestinales, conocidas como comensales del intestino humano, afectan la disponibilidad de aminoácidos, los bloques de construcción de las proteínas.
Dado que muchas de las funciones metabólicas de estas bacterias intestinales no están completamente caracterizadas, los investigadores realizaron experimentos en diversos entornos para determinar las condiciones óptimas para su estudio. Evaluaron más de 100 microbios intestinales humanos diferentes y descubrieron que varios de ellos eran altamente eficientes en el metabolismo de diferentes aminoácidos provenientes de la dieta.
Manipulación genética para comprender el proceso
Para comprender mejor cómo estas bacterias influyen en el metabolismo de los aminoácidos en un contexto biológico, los investigadores colonizaron el tracto gastrointestinal de ratones libres de gérmenes (ratones que inicialmente carecen de microbios intestinales) con estas bacterias seleccionadas. Observaron que, una vez colonizados, los niveles de aminoácidos disminuyeron tanto en el intestino como en el torrente sanguíneo de los ratones, lo que indica una mayor absorción y metabolismo de los aminoácidos por parte de las bacterias intestinales.
El estudio identificó genes metabólicos específicos en bacterias intestinales que son responsables del agotamiento de los aminoácidos en el intestino. Utilizando técnicas avanzadas de edición genética como CRISPR-Cas9, pudieron eliminar estos genes en bacterias intestinales cultivadas y observar cómo afectaban la homeostasis de los aminoácidos en el huésped. Este enfoque les permitió manipular con precisión genes individuales y evaluar su impacto en la regulación de aminoácidos en el intestino.
Un hallazgo sorprendente fue que, al manipular la disponibilidad de ciertos aminoácidos en el intestino, los microbios intestinales también influían en la regulación de la glucosa en sangre de sus huéspedes. Descubrieron que al alterar la disponibilidad de aminoácidos, los microbios afectaban la producción del neurotransmisor serotonina, que a su vez influía en la regulación de la glucosa.
El microbioma intestinal como "segundo hígado"
Estos resultados sugieren que las bacterias intestinales desempeñan un papel significativo en el metabolismo del huésped, ya que algunas de las funciones metabólicas realizadas por el hígado también pueden ser llevadas a cabo por enzimas bacterianas en el intestino. Esto lleva a la novedosa idea de que el microbioma intestinal actúa como un "segundo hígado", contribuyendo de manera significativa al metabolismo global del huésped.
El equipo está explorando nuevas estrategias para modular las enzimas bacterianas con mayor precisión y estudiar cómo diferentes combinaciones de bacterias afectan el metabolismo de los aminoácidos del huésped. Además, identificaron que algunos de los genes metabólicos implicados en este proceso están desregulados en pacientes con enfermedades digestivas y metabólicas, lo que sugiere que podrían ser biomarcadores potenciales y objetivos terapéuticos para condiciones como la diabetes tipo 2 o la enfermedad inflamatoria intestinal. Esto abre la puerta a nuevas formas de tratamiento que se centran en dirigir genes microbianos específicos o manipular la composición de la microbiota intestinal para mejorar la salud metabólica de los pacientes.
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