El agotamiento del microbioma con antibióticos puede afectar el metabolismo de la glucosa

El agotamiento del microbioma con antibióticos puede afectar el metabolismo de la glucosa

LA JOLLA—Un nuevo estudio del Instituto Salk descubrió que los ratones que tienen sus microbiomas agotados con antibióticos tienen niveles reducidos de glucosa en la sangre y una mejor sensibilidad a la insulina. La investigación tiene implicaciones para comprender el papel del microbioma en la diabetes. También podría conducir a una mejor comprensión de los efectos secundarios que se observan en las personas que están siendo tratadas con altos niveles de antibióticos. El estudio apareció en la revista Nature Communications de julio 20, 2018.

"Esta investigación es muy emocionante, porque la situación que hemos creado en estos ratones es muy similar a la que atraviesan los humanos cuando son tratados con múltiples antibióticos", dice panda satchidananda, profesor del Laboratorio de Biología Reguladora de Salk y autor principal del artículo. "Ahora que conocemos estos efectos sobre el metabolismo de la glucosa, podemos buscar componentes del microbioma que los influyan".

El microbioma es la colección de microorganismos que viven en el cuerpo de un animal, muchos de los cuales son esenciales para la salud. Estudios anteriores han demostrado que los ratones cuyos microbiomas son deficientes en ciertos tipos de bacterias tienen más probabilidades de desarrollar diabetes. También hay alguna evidencia de que ciertos microbios pueden proteger contra la diabetes.

“Muchos científicos que realizan experimentos de microbioma con ratones usan antibióticos para eliminar las bacterias antes de su intervención”, dice Amir Zarrinpar, profesor asistente en UC San Diego y primer autor del artículo. “Mostramos que tal limpieza tiene un tremendo efecto en el metabolismo del ratón. Por lo tanto, algunos efectos metabólicos pueden atribuirse a este agotamiento en lugar de a la intervención".

Los investigadores no se propusieron observar específicamente cómo el agotamiento inducido por antibióticos influye en los niveles de glucosa. Querían observar los ritmos circadianos (24 horas) del metabolismo del ratón cuando se agota el microbioma. Este tipo de investigación a menudo se realiza con ratones criados en ambientes libres de gérmenes.

“Debido a que no teníamos acceso a estos ratones libres de gérmenes, decidimos agotar el microbioma usando antibióticos comunes de la clínica”, dice Panda. Los investigadores usaron un cóctel de cuatro antibióticos diferentes en los ratones para hacerlo. “Esta debilidad, no tener el tipo correcto de ratones, se convirtió en una fortaleza que nos permitió hacer este descubrimiento inesperado”, dice Panda.

Después de tratar a los ratones, los investigadores observaron que había una gran disminución en la diversidad de microorganismos presentes en sus intestinos, como se esperaba. Cuando observaron el metabolismo de los ratones, descubrieron que podían eliminar la glucosa de la sangre mucho más rápido de lo esperado.

Otros estudios demostraron que el tejido del colon en los ratones actuaba como una especie de sumidero para la glucosa, absorbiendo el azúcar adicional y, por lo tanto, reduciendo sus niveles en la sangre. Este comportamiento encajaba con la observación de que los ratones tenían colones que aumentaban mucho de tamaño.

Luego, los investigadores descubrieron que estos cambios metabólicos en realidad estaban relacionados con cambios en la función hepática y con los ácidos biliares que el hígado liberaba. Los ratones no tuvieron cambios en la composición de la grasa corporal o en lo que comían, las dos cosas que normalmente influyen en el metabolismo de la glucosa y que se sabe que juegan un papel en la diabetes tipo 2 en los humanos.

“No estamos sugiriendo que la diabetes tipo 2 se trate con antibióticos”, explica Panda.

Zarrinpar, quien es miembro de la UC San Diego Centro de Innovación del Microbioma, agrega: "Es interesante ver que hay una forma en que se puede manipular el microbioma para hacer que el intestino produzca altos niveles de hormonas que hacen que el cuerpo sea más sensible a la insulina".

Los siguientes pasos son observar cómo se producen los cambios en el hígado y qué componente del microbioma influye en los cambios. “Tal vez podríamos encontrar formas de apoyar el crecimiento de ciertos microbios intestinales e inducir estos cambios en la regulación de la glucosa en humanos”, concluye Panda. "Ahora estamos un paso más cerca de traducir esta investigación".

Los otros autores del artículo fueron Amandine Chaix y Alan Saghatelian de Salk y Zhenjiang Z. Xu, Max W. Chang, Clarisse A. Marotz y Rob Knight de UC San Diego.

Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, un Premio Académico del Hígado de la Asociación Estadounidense para el Estudio de las Enfermedades del Hígado, una Subvención para Principiantes de la Asociación Estadounidense del Corazón, un Premio de Investigación para Investigadores Junior de Microbioma de la Asociación Estadounidense de Gastroenterología, un Mentor de la Asociación Estadounidense de Diabetes Beca posdoctoral basada en Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust y la Fundación Glenn.