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El desarrollo temprano del intestino humano ofrece los medios para detener y tratar enfermedades ulteriores

Aunque se dispone de mucha información sobre la composición de las comunidades bacterianas intestinales, aún se desconoce en gran medida cómo se comunican con su hospedador. El equipo de BESIDE estudió la función de algunas bacterias en la bilis y cómo esto afecta al desarrollo gastrointestinal temprano y, por lo tanto, a la salud de hospedador.

Salud

Se sabe que las bacterias intestinales (conocidas en conjunto como flora intestinal) desempeñan una función esencial en la salud humana. La actividad metabólica de la flora intestinal afecta directamente a la digestión de los alimentos, al funcionamiento del epitelio intestinal y a la regulación inmunitaria. La disbiosis de la flora intestinal —como resultado de una mala dieta o tratamientos farmacológicos, entre otros factores— puede derivar en problemas de salud como, por ejemplo, una reducción de la resistencia a patógenos, la obesidad o la diabetes de tipo 2. El proyecto BESIDE, que contó con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, examinó cómo afecta la colonización bacteriana al desarrollo temprano del tubo gastrointestinal. El proyecto prestó especial atención a la influencia de la actividad de las hidrolasas de sales biliares (HSB) de origen bacteriano, que permiten a las bacterias modificar la composición química de los ácidos biliares. Al identificar las rutas y los mecanismos exactos involucrados, los resultados del proyecto han demostrado que las HSB bacterianas repercuten en la diferenciación del epitelio intestinal.

Señalización bacterias-hospedador

Investigaciones anteriores del grupo de la University College de Cork han demostrado que las HSB son un rasgo compartido por una gran variedad de bacterias intestinales, en particular aquellas que colonizan el intestino poco después de nacer. «Esto sugiere que las bacterias podrían emplear las HSB como un criterio de selección potencial a la hora de colonizar», comenta María Ángeles Núñez Sánchez, beneficiaria de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie e investigadora principal en la University College de Cork, entidad anfitriona del proyecto. El trabajo del laboratorio del proyecto BESIDE ha corroborado que las bacterias positivas para las HSB modifican el potencial de señalización de los ácidos biliares en el hospedador. También se sabe que las células hospedadoras del organismo poseen mecanismos para detectar los ácidos biliares como señales químicas, comparables a las señales hormonales. Por lo tanto, la actividad de las HSB beneficia a las bacterias intestinales al mejorar su entorno intestinal, al tiempo que también regula el metabolismo del hospedador al modificar las funciones de señalización de los ácidos biliares. El equipo de BESIDE desarrolló modelos tridimensionales que luego fueron expuestos a una variedad de ácidos biliares producidos por la actividad de las HSB y, a continuación, examinó cómo estos cambios afectaban a la función celular. Para lograrlo, el equipo aisló células madre intestinales empleando técnicas de citometría de flujo vanguardistas y, a continuación, cultivó estas células madre en los modelos tridimensionales que imitaban el epitelio intestinal del tubo gastrointestinal. La imagenología celular permitió dilucidar los mecanismos exactos relacionados con la interacción entre el hospedador y las bacterias que producen HSB mediante la detección de marcadores específicos involucrados en la diferenciación y maduración celular. El equipo utilizó asimismo modelos de ratones axénicos, donde el componente HSB de la flora intestinal se manipuló a partir de cambios observados y evaluados en el hospedador. «La maduración del tubo gastrointestinal implica una respuesta muy compleja por parte del hospedador. La actividad de las HSB no solo afecta a su desarrollo temprano, sino también al sistema inmunitario durante esta etapa. Nuestros experimentos nos permitieron identificar aquellas rutas del hospedador que podrían convertirse en diana del metabolismo de la bilis bacteriana», explica Núñez Sánchez.

Repercusiones para la salud pública

La disbiosis de la microflora intestinal en los primeros años de vida está relacionada con el desarrollo de trastornos a largo plazo, como el asma y algunas alérgicas, que son algunas de las enfermedades infantiles más comunes. «Este proyecto podrían tener repercusiones de calado para la salud pública a tenor del coste que conlleva tratar enfermedades relacionadas con la disbiosis de la microflora intestinal. Corregirlas de manera precoz, mediante tratamientos con bacterias o agentes bioquímicos, podría derivar en nuevas estrategias terapéuticas eficaces o prevenir una serie de trastornos», añade Núñez Sánchez. El equipo investigará cómo el complejo proceso de colonización microbiana también favorece una respuesta inmunitaria coordinada por parte del hospedador. Para ello, se estudiarán metabolitos, que también son esenciales para predecir y prevenir problemas de salud relacionados con la disbiosis de la microflora intestinal en los primeros años de vida.

Palabras clave

BESIDE, bacterias intestinales, microflora, gastrointestinal, sistema inmunitario, señalización hormonal, patógeno, obesidad, diabetes de tipo 2, hidrolasas de sales biliares, citometría, células madre, asma, alergias

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