La influencia de las interacciones bacterianas en la salud intestinal
El tubo intestinal humano está recubierto de una capa de mucosa que protege al organismo de patógenos invasores y facilita las interacciones simbióticas con bacterias comensales. Estas bacterias son un elemento esencial del microbioma intestinal, ya que participan en diversas funciones como la digestión, la absorción de nutrientes y el desarrollo del sistema inmunitario. «Esta capa de mucosa está compuesta por diferentes tipos de mucinas (una familia de proteínas de gran tamaño muy importante en la formación y el mantenimiento de la mucosa) que están glicosiladas con carbohidratos complejos», explica Karin Strijbis(se abrirá en una nueva ventana), coordinadora del proyecto Bac2MUC en la Universidad de Utrecht(se abrirá en una nueva ventana) (Países Bajos). «Todavía no se sabe mucho sobre la forma en que las bacterias interactúan con estas mucinas glicosiladas, y cuáles son las consecuencias funcionales de estas interacciones para la salud y la enfermedad intestinales».
Identificación de la función de las mucinas
El objetivo del proyecto Bac2MUC, financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), era identificar bacterias patógenas y comensales que interactúan con glicoproteínas de mucina específicas. El equipo del proyecto también se propuso determinar las funciones de las mucinas en la prevención de infecciones y el mantenimiento de la salud intestinal. «Para investigar las funciones de las mucinas, cultivamos células epiteliales intestinales en el laboratorio con las mucinas específicas que se encuentran en el intestino delgado y grueso», comenta Strijbis. «También modificamos genéticamente nuestras células para eliminar una mucina utilizando la tecnología de edición genética CRISPR ». La edición genética CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas) ayuda a los científicos a modificar el ADN de organismos vivos, utilizando unas «tijeras moleculares» para cortar el ADN en sitios específicos. Esta técnica se utiliza para corregir mutaciones genéticas, desactivar genes o, incluso, insertar genes nuevos. «Muchas bacterias intestinales no pueden crecer ni desarrollarse en presencia de oxígeno, así que la mayoría de nuestros experimentos se tuvieron que llevar a cabo en una cámara anaeróbica», explica Strijbis. «Hicimos experimentos de adhesión e invasión y observamos las interacciones entre las bacterias y las mucinas mediante microscopía confocal de fluorescencia». La microscopía confocal de fluorescencia utiliza marcadores fluorescentes para obtener imágenes de alta resolución de muestras biológicas, lo que facilita a los científicos visualizar en detalle estructuras y procesos celulares.
Funciones básicas en el mantenimiento de la salud intestinal
El equipo del proyecto demostró que las mucinas cumplen funciones básicas en el mantenimiento de la salud intestinal y que las interacciones entre bacterias y mucinas son muy específicas. Por ejemplo, bacterias patógenas como «Salmonella» han desarrollado factores de virulencia específicos para secuestrar las mucinas e invadir así las células. Bacterias comensales como las bifidobacterias colonizan la capa de mucosa y degradan los polisacáridos de las mucinas para obtener nutrientes, pero al mismo tiempo refuerzan las funciones de barrera intestinal. «Los nuevos conocimientos sobre las interacciones moleculares entre las bacterias y las mucinas pueden beneficiar a la salud humana de diversas maneras», comenta Strijbis. «En el caso de las bacterias patógenas, podemos desarrollar estrategias para bloquear su interacción, de modo que ya no puedan invadir el organismo desde la superficie de la mucosa. En cuanto a las bacterias comensales, es importante saber qué bacterias pueden restaurar las funciones saludables de la barrera intestinal, por ejemplo para las personas que sufren de intestino permeable o enfermedad inflamatoria intestinal».
Importancia para la salud y la enfermedad humanas
Strijbis cree que el proyecto ha contribuido a poner de relieve la importancia funcional de las mucinas en el mantenimiento de la salud humana. «En mi grupo continuaremos investigando interacciones específicas entre las bacterias y las mucinas, así como su importancia para la salud y las enfermedades humanas», agrega el investigador. «En colaboración con un equipo de gastroenterólogos, ahora estamos estudiando los cambios en las mucinas y las propiedades de la mucosa durante la enfermedad inflamatoria intestinal. Además, estamos examinando si bacterias comensales específicas podrían restaurar la salud intestinal».
