Por: Katie Neith | (Medical Press) | Noticia Internacional : Traducida en Google |Fuente original medicalxpress.com
El
cuerpo humano está lleno de microorganismos de cientos pequeña de miles
de especies de
bacterias colectivamente llamados el microbioma, que se
cree que contribuyen a una vida saludable.
El (GI) del tracto gastrointestinal y del colon, en particular, es el
hogar de la mayor concentración y mayor diversidad de especies
bacterianas.
Pero, ¿qué persisten estos organismos y prosperar en un sistema que está en constante movimiento debido a los alimentos y los líquidos se mueven a través de él? Un equipo liderado por el Instituto de Tecnología de California (Caltech), biólogo Sarkis Mazmanian cree que ha encontrado la respuesta, al menos en un grupo común de bacterias: un conjunto de genes que promueven la estabilidad colonización microbiana del intestino.
"Al entender cómo estos microbios colonizan, que algún día seamos capaces de idear maneras de corregir a los cambios anormales en las comunidades bacterianas -cambios que se piensan para ser conectado a trastornos como la obesidad, la enfermedad inflamatoria intestinal y el autismo ", dice Mazmanian, profesor de biología en Caltech cuyo trabajo explora la relación entre el intestino humano las bacterias y la salud.
Los investigadores comenzaron sus estudios mediante la ejecución de una serie de experimentos para introducir un género de microorganismos llamados Bacteriodes a ratones estériles o libres de gérmenes,. Bacteroides, un grupo de bacterias que tiene varias decenas de especies, se ha elegido porque es uno de los géneros más abundantes en el microbioma humano, puede ser cultivado en el laboratorio (a diferencia de la mayoría de las bacterias del intestino ), y puede ser modificada genéticamente para introducir mutaciones específicas .
"Bacteriodes son el único género en el microbioma que se ajustan a estos tres criterios", dice Mazmanian.
El autor principal, Melanie S. Lee (PhD '13), quien era un estudiante de MD / PhD en el laboratorio de Mazmanian en el momento de la investigación, primero añade algunas especies de la bacteria a un ratón para ver si iban a competir entre sí para colonizar el intestino. Aparecieron a coexistir pacíficamente. Luego, Lee colonizado un ratón con una especie en particular, Bacteroides fragilis, y se inocula el ratón con las mismas especies exactas, para ver si ellos co-colonizar el mismo host. Para sorpresa de los investigadores, las bacterias recién introducidos no podían mantener residencia en el intestino del ratón, a pesar del hecho de que el animal ya estaba poblada por las especies idénticas.
"Sabemos que este entorno puede albergar cientos de especies, ¿por qué la competencia dentro de la misma especie?" Lee dice. "Ciertamente no es la falta de espacio o de nutrientes, pero esta fue una muy sólida y consistente encontrar cuando intentamos esencialmente" super-colonizar "los ratones con una especie."
Para explicar los resultados, Lee y su equipo desarrollaron lo que llamaron la "hipótesis del nicho saturable." La idea es que mediante la saturación de un hábitat específico, el organismo se excluiría de hecho a otros de la misma especie de ocupar ese nicho. No será, sin embargo, evitar que otras especies estrechamente relacionadas de colonizar el intestino, porque tienen sus propios nichos específicos. Un estudio genético reveló un conjunto de genes no caracterizados previamente-un sistema que los investigadores denominaron factores de colonización comensales (CCF), que eran tanto necesaria y suficiente para la colonización de especies específicas de B. fragilis.
Pero, ¿qué es el nicho saturable? El colon, después de todo, está lleno de una masa que fluye de los alimentos, la materia y la bacteria fecal, lo que no tiene mucho que ofrecer a los organismos a lo que agarrarse y ocupan.
"Melanie hipótesis de que este nicho saturable fue parte del tejido del huésped", es decir, del intestino en sí-Mazmanian dice. "Cuando se postuló este hace tres o cuatro años, era una absoluta herejía, porque otros investigadores en el campo creían que todas las bacterias en nuestro intestino viven en la luz-el centro de la tripa y se puso en contacto cero con el anfitrión ... nuestros cuerpos . La lógica de este pensamiento era si las bacterias hicieron tomar contacto, que podría causar algún tipo de respuesta inmunitaria ".
Sin embargo, cuando los investigadores utilizan métodos avanzados de imágenes para examinar los tejidos del colon en ratones colonizados por B. fragilis, encontraron una pequeña población de microbios que viven en los bolsillos-o minúsculas-criptas en el colon. Ubicado dentro de las criptas, las bacterias están protegidos del flujo constante de material que pasa a través del tracto GI. Para probar si o no el sistema de CCF regulada colonización bacteriana dentro de las criptas, el equipo inyectó bacterias mutantes sin el sistema-en el colon de ratones estériles CCF. Esas bacterias fueron capaces de colonizar las criptas.
"Hay algo en esa cripta, y no sabemos lo que es todavía-que los normales B. fragilis se pueden utilizar para obtener un punto de apoyo a través del sistema de CCF", explica Mazmanian. "Encontrar las criptas es un gran avance en el campo, ya que muestra que las bacterias hacen contacto físicamente el host. Y durante todos los experimentos que Melanie hizo, se mantiene la homeostasis, o un estado de equilibrio,. Así, contrariamente a la creencia popular, no hubo evidencia de inflamación como resultado de las bacterias en contacto con el anfitrión. De hecho, creemos que estos criptas son el hogar permanente de Bacteroides, y tal vez otras clases de microbios ".
Se dice que por la localización de la CCF sistema como un mecanismo para la colonización bacteriana y la resistencia, además del descubrimiento de las criptas en el colon que son especies específicas, el papel actual ha resuelto misterios desde hace mucho tiempo en el campo acerca de cómo establecer los microbios y mantener a largo colonización plazo.
"Hemos estudiado sólo un puñado de organismos, ya pesar de que numéricamente son abundantes, es evidente que no son representativos de todos los organismos en el intestino", dice Lee. "Muchas de esas otras bacterias no tienen genes CCF, por lo que la pregunta ahora es: ¿los organismos de alguna manera dependen de las interacciones con Bacteroides para su colonización, o sus tasas de replicación, o su localización?"
Sospechando que Bacteroides son especies-una piedra angular de los factores necesarios para la construcción del ecosistema de los intestinos investigadores planean investigar si o no alteraciones funcionales, tales como la imposibilidad de cumplir con criptas, podrían afectar a todo el microbioma y potencialmente llevar a un estado de enfermedad en el cuerpo.
"Esta investigación pone de relieve la idea de que no estamos solos. Sabíamos que las bacterias se encuentran en el intestino, pero este estudio muestra que los microbios específicos son muy íntimamente relacionado con nuestros cuerpos", dice Mazmanian. "Ellos viven en una proximidad muy cercana a nuestros tejidos, y no podemos ignorar las contribuciones microbianas a nuestra biología o nuestra salud. Ellos son parte de nosotros."
La financiación de la investigación se describe en el artículo de Nature, titulado "factores de colonización bacteriana especificidad de control y estabilidad de la flora intestinal", fue proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud y la Enfermedad de Crohn y Colitis Foundation of America. Otros coautores fueron Gregory Donaldson y Silva Boyajian de Caltech y Zbigniew Mikulski y Klaus Ley del Instituto La Jolla de Alergia e Inmunología en La Jolla, California.
