En un intestino sano, los microbios aumentan y disminuyen a lo largo del día

En un intestino sano, los microbios aumentan y disminuyen a lo largo del día

Los investigadores de Salk encuentran que las enfermedades metabólicas y la obesidad pueden ser causadas, en parte, por el comportamiento anormal de ciertas bacterias intestinales

LA JOLLA–Tomar una instantánea de todas las bacterias que viven en el estómago y los intestinos de un ratón o de una persona puede captar la salud del sistema digestivo del organismo e incluso su riesgo de desarrollar enfermedades inmunitarias y cánceres. Pero podría ser necesario más de una instantánea para obtener una imagen completa, según han descubierto los investigadores de Salk.

En un ratón sano y delgado, el microbioma intestinal, la colección completa de microbios dentro de su sistema digestivo, se somete a un ciclo diario complejo, según una nueva investigación. Algunas bacterias se encuentran en niveles más altos durante la noche, por ejemplo, mientras que otras alcanzan su punto máximo durante el día. Estas fluctuaciones, sin embargo, desaparecen en ratones obesos, lo que podría ser un factor que contribuya a la enfermedad metabólica.

"Anteriormente, el mensaje era que hay microbios beneficiosos y microbios dañinos", dice el autor principal del estudio. panda satchidananda, profesor asociado en Salk's Laboratorio de Biología Regulatoria. “Descubrimos que es más complejo que esto; se necesitan diferentes microbios en diferentes momentos del día”.

En el nuevo trabajo, publicado el 2 de diciembre de 2014 en la revista El metabolismo celular, el grupo de Panda comparó los microbiomas de ratones alimentados con alimentos normales con los que recibieron comida rica en grasas. En lugar de tomar una medida diaria de los microbios intestinales de los animales, midieron las poblaciones de microbios cada cuatro horas. En los ratones con dietas normales, que comen durante la noche y duermen durante el día, los investigadores observaron fluctuaciones dramáticas en los géneros particulares de bacterias presentes en un momento dado. Pero en los ratones que seguían una dieta alta en grasas, y generalmente comen todo el día, aumentan de peso y desarrollan diabetes, los microbios se mantuvieron más constantes.

El patrón fue evidente entre múltiples especies de bacterias, incluidas las firmicutes, un tipo de bacteria que otros científicos han asociado con la obesidad y la enfermedad.

"Demostramos que los ratones sanos pueden, de hecho, tener altos niveles de firmicute durante la noche cuando comen, pero esto disminuye durante el día cuando ayunan", dice Amir Zarrinpar, un Universidad de California, San Diego gastroenterólogo que colaboró ​​con el grupo de Panda. En ratones obesos, los niveles de firmicute fueron, de hecho, altos todo el tiempo. La observación sugiere que no es si un organismo tiene o no niveles altos de firmicute lo que dicta la salud, sino cuándo o con qué frecuencia esos niveles alcanzan su punto máximo, y el patrón no solo se observó entre los firmicutes.

Cuando los investigadores limitaron el acceso a los alimentos de los ratones obesos para que solo pudieran comer durante la noche, algunos tipos de bacterias comenzaron a fluctuar diariamente nuevamente, aunque no tantas como se observaron en los ratones con dietas normales bajas en grasas.

“El hecho de que podamos restaurar algunos de estos patrones con una alimentación restringida en el tiempo muestra que el momento de las comidas, no solo qué o cuánto se come, realmente es importante para el microbioma”, dice Zarrinpar. Los investigadores demostraron que las fluctuaciones en los niveles de bacterias pueden a su vez causar fluctuaciones en los ácidos biliares, moléculas que desempeñan un papel clave en el control de los niveles de colesterol, la absorción de grasas y el metabolismo en todo el cuerpo. Los investigadores plantearon la hipótesis de que el aplanamiento de los ciclos diarios de microbios puede contribuir a las enfermedades metabólicas al cambiar las fluctuaciones diarias de estas moléculas.

La observación tiene implicaciones inmediatas para la investigación básica, dice Panda. “Cada vez que alguien realiza algún tipo de investigación de microbioma, ahora debe prestar mucha atención a la hora del día en que se realizan todos sus experimentos”, dice. Pero también tiene un impacto en los estudios clínicos en humanos de probióticos, mezclas bacterianas que tienen como objetivo fomentar un equilibrio saludable de microbios dentro del microbioma intestinal.

“Así como la hora a la que comes a lo largo del día da forma a tu microbioma, la hora a la que tomas un probiótico puede cambiar su eficacia”, explica Panda. “Si está tomando un probiótico en un momento en que esos microbios en particular no son favorecidos, podría alterar esos ciclos de bacterias de manera negativa. Del mismo modo, si lo toma en un momento en que esos microbios aumentan naturalmente, podría ayudar a fomentar un ciclo saludable”.

El grupo de Panda tiene una gran cantidad de preguntas pendientes sobre cómo y por qué las bacterias fluctúan durante un ciclo de 24 horas. A continuación, les gustaría investigar qué factores cambian dentro del intestino, desde el pH hasta las moléculas inmunes, en respuesta a una dieta alta en grasas que luego altera qué bacterias están presentes en diferentes momentos.
Otros investigadores del estudio fueron Amandine Chaix del Instituto Salk de Estudios Biológicos y Shibu Yooseph del J. Craig Venter Institute.

El trabajo fue apoyado por subvenciones de la Los Institutos Nacionales de Salud, el Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, y la Fundación Glenn, así como un Fundación de Investigación de la Asociación Estadounidense de Gastroenterología Elsevier Pilot Research Award y un Asociación Americana de la Diabetes Beca posdoctoral basada en mentores.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.