La comunidad microbiana intestinal influye en la expresión génica del huésped

La dieta occidental daña la comunicación entre los microbios y el anfitrión

E.P. | 02 - Diciembre - 2016 15:00 h.

Un estudio que compara modelos experimentales criados en un ambiente "libre de gérmenes" y modelos criados en condiciones de laboratorio más típicas, científicos han identificado otro papel clave de los microbios que viven en nosotros: el rol de mediador de la expresión génica del huésped a través del epigenoma, la información que regula qué genes en las células están activas.

A nivel intestinal de todos los animales reside un ecosistema robusto de microbios conocido como microbioma, que consta de billones de organismos --bacterias, hongos y virus-- y es esencial para la salud del huésped, proporcionando servicios importantes que van desde el procesamiento de nutrientes hasta el desarrollo y mantenimiento del sistema inmunológico.

En un artículo publicado en la edición digital de 'Molecular Cell', un equipo de investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison, en Estados Unidos, describe un nuevo trabajo que ayuda a descubrir la mecánica de cómo el microbioma intestinal se comunica con las células de su anfitrión para encender y apagar genes.

El resultado del estudio, que acusa a la llamada dieta occidental (alta en grasas saturadas, azúcar y carne roja), revela cómo los metabolitos producidos por las bacterias en el estómago se comunican químicamente con las células, incluyendo células mucho más allá del colon, para dictar la expresión génica y la salud en su huésped.

"Los insectos están de alguna manera dirigiendo la expresión génica en el huésped a través de la alteración del epigenoma", explica el coautor del trabajo John Denu, profesor de Química Biomolecularen UW-Madison e investigador principal en el Instituto Wisconsin para el Descubrimiento. "Estamos empezando a entender el mecanismo de cómo y por qué la dieta y el microbioma importan", añade.

La investigación, que fue dirigida por Kimberly Krautkramer, estudiante en la Escuela de Medicina y Salud Pública de UW, reveló diferencias clave en la regulación génica en ratones criados convencionalmente y roedores criados en un ambiente libre de gérmenes. Los animales recibieron dos dietas distintas: una rica en carbohidratos vegetales similares a las frutas y verduras que consumen los humanos; la otra imitando una dieta occidental, alta en azúcares simples y grasa.

La dieta occidental daña la comunicación microbios-anfitrión

Una dieta basada en plantas, según Federico Rey, profesor de Bacteriología de UW-Madison y también coautor del nuevo informe, produce un microbioma más rico. "Una buena dieta se traduce en un microbioma muy complejo. Y vemos que el microbioma del intestino afecta al epigenoma del huésped de una manera dependiente de la dieta. Una dieta basada en los vegetales parece favorecer la comunicación entre el huésped y los microbios", dice Rey

El nuevo estudio de Wisconsin muestra que un pequeño conjunto de ácidos grasos de cadena corta producidos a medida que las bacterias intestinales consumen, metabolizan y fermentan los nutrientes de las plantas son importantes mensajeros químicos, comunicándose con las células del huésped a través del epigenoma. "Uno de los hallazgos aquí es que el metabolismo microbiano o la fermentación de la fibra de la planta resulta en la producción de ácidos grasos de cadena corta. Estas moléculas, y potencialmente muchas otras, son parcialmente responsables de la comunicación" con el epigenoma, detalla Denu.

En el estudio, la microbiota intestinal de los animales que fueron alimentados con una dieta rica en azúcar y grasa tiene una capacidad disminuida de comunicarse con las células huésped. Según el equipo de Wisconsin, eso puede ser una pista de que la plantilla para un microbioma humano sano se fijó en el pasado distante, cuando la alimentación a base de plantas formaba una mayor parte de la dieta y el azúcar y la grasa estaban menos presentes que en las dietas contemporáneas con más carne y alimentos procesados.

"A medida que nos alejamos de las dietas basadas en plantas, podemos estar perdiendo parte de esa comunicación entre los microbios y el huésped --señala Rey--. Con una dieta de tipo occidental, parece que la comunicación entre los microbios y el anfitrión se pierde".

Los alimentos ricos en grasa y azúcar, especialmente los alimentos procesados, son más fácilmente digeridos por el huésped, pero no son necesariamente una buena fuente de alimento para la flora intestinal, dando como resultado un microbioma menos diverso y menos comunicación con el anfitrión, según los investigadores.

Un hallazgo sorprendente en el trabajo es que la comunicación química entre el microbioma y las células huésped es de gran alcance, ya que además de hablar con las células en el colon, el microbioma también parece estar comunicándose con las células en el hígado y en el tejido graso lejos de la tripa. Eso, según Denu, es más evidencia de la importancia del microbioma para el bienestar de su anfitrión.