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Tres naciones divididas por bacterias intestinales comunes

Anonim

Un niño del pueblo de Chamba, en la zona rural de Malawi, tiene muy poco en común con uno que vive en la ciudad de Filadelfia en los Estados Unidos. Comen diferentes alimentos, hablan diferentes idiomas y disfrutan de diferentes estilos de vida. Pero ambos están unidos por el hecho de que son recipientes para una multitud de hordas de bacterias.

Estos niños, como todos nosotros, albergan trillones de bacterias y otros microbios. Estos pasajeros superan en número a nuestras propias células por diez a uno, y sus genes superan a los nuestros en una proporción de cien a uno. En conjunto, se les conoce como el microbioma, y ​​son tan parte de nosotros como cualquiera de nuestros órganos. Rompen nuestra comida, salvaguardan nuestra salud y afectan nuestra mente. Y se han puesto muy de moda.

La investigación de microbios está en auge, impulsada por la comprensión de que estos microbios podrían proporcionar una comprensión más profunda de nuestros cuerpos y nuevas formas de diagnosticar o tratar enfermedades. Pero, con algunas excepciones, la mayoría de los estudios de microbiomas se han centrado en poblaciones ricas de Europa, América del Norte y Japón. Existe el riesgo de que las bacterias de las personas del mundo en desarrollo sean ignoradas.

Tanya Yatsunenko ha liderado uno de los mayores esfuerzos hasta ahora para remediar ese problema. Trabajando con Rob Knight y Jeffrey Gordon, ella acumuló una colección internacional de muestras fecales y estudió los microbios intestinales de personas de tres poblaciones diferentes: 100 guahibos de la Amazonia venezolana; 115 personas de cuatro aldeas de Malawi; y 316 personas de tres ciudades americanas. Los reclutas iban desde bebés recién nacidos hasta adultos de 70 años.

"El papel representa un esfuerzo heroico", dice David Relman, quien estudia el microbioma en la Universidad de Stanford. "Es la evaluación multicultural y de múltiples edades más definitiva del microbioma humano hasta la fecha".

Primero, las similitudes. Yatsunenko descubrió que en los tres países, los bebés recién nacidos tienen la mayor variedad de bacterias intestinales, tanto en la especie como en los genes que portan. A medida que crecen, especialmente en sus primeros tres años, sus microbiomas se diversifican, mientras que las diferencias entre individuos se reducen. Esto significa que los adultos terminan con comunidades intestinales más diversas en comparación con los bebés, pero más similares en comparación entre sí. Nadie sabe realmente por qué sucede esto, aunque se están realizando estudios para averiguarlo. Pero por ahora, nos dice que el microbioma madura a lo largo de un "programa de desarrollo consistente", según Knight.

Las agallas de los bebés están dominadas por Bifidobacterium, el grupo que se encuentra comúnmente en los alimentos probióticos. También están cargados con genes para producir folato, una vitamina B esencial que participa en la creación y reparación del ADN. Estos genes que producen folato disminuyen a medida que los bebés crecen y obtienen más de la vitamina de sus dietas. Al mismo tiempo, los genes para producir otras vitaminas, como B1, B7 y especialmente B12, se vuelven más comunes. "Esta similitud entre las culturas en la construcción del microbioma intestinal en la infancia se ha tratado anteriormente, pero es mucho más convincente aquí", dice Peer Bork, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular .

Como adultos, los microbiomas cayeron a lo largo de un espectro, cuyos extremos se caracterizan por dos grupos: Bacteroides o Prevotella . Hay una compensación entre ellos, por lo que las personas tienen un intestino rico en Bacteroides o uno rico en Prevotella . Tenga en cuenta que estos no son necesariamente los microbios más comunes; Ellos son sólo los más distintivos.

Ahora, las diferencias. La variación genética dentro de las poblaciones humanas es mayor que la variación entre ellas. Lo mismo ocurre con nuestros microbiomas. Dicho esto, Yatsunenko encontró diferencias distintivas entre los microbios de los tres países, y especialmente entre los estadounidenses y los otros dos.

Estas diferencias parecían ser impulsadas en gran medida por diferentes dietas. Por ejemplo, los bebés de Malawi y Venezuela tenían más genes intestinales para producir vitamina B2 en comparación con los estadounidenses. La vitamina se encuentra en la leche materna, la carne y los productos lácteos, y puede ser que los bebés estadounidenses (cuyas madres comen más lácteos y carne) obtengan más vitamina B2 que los de otros países.

Los bebés de Malawi y Venezuela también tenían más genes para cosechar los azúcares fácilmente disponibles en la leche materna, aunque estos disminuyen a medida que crecen. A medida que su dieta se desplaza hacia alimentos ricos en fibra como el maíz y la yuca, sus bacterias intestinales se cargan con genes para descomponer los azúcares y almidones más complejos. Para los bebés estadounidenses, lo contrario es cierto. Con una dieta permanente de azúcares refinados por delante, los genes para recolectar estos nutrientes se vuelven más abundantes a medida que envejecen. Y debido a que consumen dietas ricas en proteínas, sus bacterias intestinales se llenan de genes para descomponer los aminoácidos.

Yatsunenko también encontró diferencias a nivel de especies individuales. Por ejemplo, las comunidades intestinales de Malawi y Venezuela contenían más microbios Prevotella . Esto encaja con los resultados de estudios previos, que mostraron que las personas que consumen una dieta alta en grasas o proteínas (incluidos los niños europeos) tienden hacia el final de Bacteroides del espectro, mientras que las que comen muchos carbohidratos (incluidos los aldeanos de Burkina) Faso) se encuentran al final de Prevotella .

Estas diferencias podrían deberse a otros aspectos del estilo de vida de los voluntarios, pero es revelador que reflejan las diferencias entre los mamíferos que comen carne y los que comen plantas. Al igual que los estadounidenses, los microbiomas carnívoros también están llenos de genes que destruyen las proteínas, mientras que los microbiomas herbívoros son ricos en los genes que rompen el almidón que son comunes en las tripas de los malawaianos y los venezolanos.

Resultados como estos son invaluables. En un momento en el que estamos pensando en manipular el microbioma para mejorar nuestra salud, es vital que entendamos cómo nuestras parejas microbianas se ven afectadas por nuestra edad, dieta y cultura. Necesitamos expandir nuestro conocimiento del microbioma más allá de los confines del mundo occidental. El estudio de Yatsunenko es ciertamente un paso en la dirección correcta, pero incluso ella lo describe como un "proyecto de demostración". Necesitamos muchos más estudios de este tipo, con más voluntarios de todas partes del mundo.

Hay una cierta urgencia en este trabajo. A medida que muchas partes del mundo cambian hacia un estilo de vida occidental, existe el riesgo de que perdamos importantes reservas de diversidad bacteriana. Los microbiomas del mundo se están volviendo cada vez más gentrificados, y debemos estudiarlos mientras podamos. Los primeros estudios nos dieron las primeras líneas de la historia del microbioma, y ​​este estudio presenta algunos temas y personajes más. Todavía quedan muchos capítulos por escribir.

Referencia: Yatsunenko, Rey, Manary, Trehan, Dominguez-Bellos, Contreras, Magris, Hidalgo, Baldassanos, Anokhin, Heath, Warner, Reeder, Kuczynski, Caproraso, Lozupone, Lauber, Lauber, Clemente, Caballeros, Gordon. 2012. Microbioma intestinal humano visto a través de la edad y la geografía. Naturaleza //dx.doi.org/10.1038/nature11053

Una palabra adicional sobre divisores y parachoques: los lectores de Canny pueden notar que hablo sobre un espectro de microbiomas dominados por Prevotella y Bacteroides . Esto difiere de las conclusiones de un estudio que cubrí en 2011, que sugería que los microbiomas intestinales se pueden clasificar en tres 'enterotipos' discretos, caracterizados por Bacteroides, Prevotella y Ruminococcus (más recientemente reemplazados por Methanobrevibacter ). Entonces, ¿un espectro continuo, o tres grupos distintos?

Las noticias de este debate surgieron en una conferencia de París en marzo, y cubrí la historia de Nature. Dirígete allí para ver todos los detalles. Mientras tanto, Peer Bork, quien dirigió el estudio original de enterotipos, me mencionó que la técnica que usaba Yatsunenko podría pasar por alto algunos microbios más raros, como Methanobrevibacter . Como tal, el tercer enterotipo podría ser invisible. Tiene un estudio en tramitación que refuerza el concepto de enterotipo. Este debate, al parecer, continuará por un tiempo.

Una introducción al microbioma.


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