MADRID 25 Oct. (EUROPA PRESS) -
Para abordar la desnutrición infantil, que afecta a 200 millones de niños en todo el mundo, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis de Estados Unidos (WashU) han desarrollado un alimento terapéutico que nutre las colecciones de microbios beneficiosos que residen en el intestino y mejora el crecimiento de los niños y otros indicadores de su salud.
Pero para entender cómo funciona esta terapia alimentaria, el equipo de investigación dirigido por el médico y científico Jeffrey I. Gordon, se centró en cómo responden los microbiomas intestinales de los niños a la terapia.
En su último estudio, publicado en 'Science' los investigadores descubrieron efectos potencialmente de largo alcance de una bacteria intestinal particular que se relacionó con un mejor crecimiento en niños de Bangladesh que recibieron un alimento terapéutico diseñado para nutrir microbios intestinales saludables. Este alimento terapéutico dirigido a la microbiota se llama MDCF-2.
Una cepa de la bacteria albergada en las comunidades microbianas intestinales de los niños poseía un gen previamente desconocido capaz de producir y metabolizar moléculas clave involucradas en la regulación de muchas funciones importantes que van desde el apetito, las respuestas inmunes, la función neuronal y la capacidad de las bacterias patógenas para producir enfermedades.
"A medida que aplicamos nuevas terapias para tratar la desnutrición infantil mediante la reparación de sus microbiomas intestinales, tenemos la oportunidad de estudiar el funcionamiento interno de nuestros socios microbianos", detalla Gordon, profesor en WashU Medicine. "Estamos descubriendo cómo los microbios intestinales afectan diferentes aspectos de nuestra fisiología. Este estudio demuestra que los microbios intestinales son bioquímicos expertos que poseen capacidades metabólicas que desconocíamos".
Una mejor comprensión de los efectos que nuestros microbios intestinales tienen sobre nuestros cuerpos podría conducir a nuevas estrategias para mantener la salud humana y ayudar a guiar el desarrollo de terapias para una amplia variedad de enfermedades más allá de la desnutrición, según los investigadores.
En dos ensayos clínicos controlados aleatorizados de alimentos terapéuticos en niños desnutridos de Bangladesh, los investigadores identificaron una serie de microbios cuya abundancia y funciones expresadas se correlacionaban con el mejor crecimiento de los participantes del estudio. Uno de estos organismos beneficiosos es una bacteria llamada Faecalibacterium prausnitzii .
Los coautores del artículo -Jiye Cheng, profesora adjunta de patología e inmunología, y Sid Venkatesh, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Gordon que ahora trabaja en la Universidad de Washington- estudiaron ratones nacidos en condiciones estériles y luego colonizados con comunidades definidas de microbios cultivados a partir de los microbiomas de los niños de Bangladesh. Descubrieron que los niveles de dos moléculas llamadas oleoiletanolamida (OEA) y palmitoiletanolamida (PEA) eran mucho más bajos en los intestinos de los animales que habían sido colonizados con comunidades microbianas que contenían una cepa específica de F. prausnitzii , en comparación con los animales que carecían de esta cepa. Esto fue notable dado que la OEA y la PEA son moléculas de señalización lipídica naturales que se sabe que desempeñan papeles importantes en la regulación de la inflamación, el metabolismo y el apetito.
El equipo de Gordon empleó una serie de herramientas bioinformáticas y bioquímicas para identificar la enzima -amida hidrolasa de ácidos grasos (FAAH)- que produce la cepa bacteriana y que es responsable de degradar la OEA y la PEA. La versión humana de la FAAH es ampliamente conocida por su capacidad de descomponer tipos específicos de neurotransmisores llamados endocannabinoides y, al hacerlo, regular aspectos de la fisiología humana en todo el cuerpo. De hecho, la versión humana de esta enzima es el objetivo de varios fármacos en investigación, porque desempeña funciones en el dolor crónico, la ansiedad y el estado de ánimo, entre otros estados neurológicos.
Cheng y Venkatesh señalaron que el descubrimiento de la enzima FAAH de F. prausnitzii representa el primer ejemplo de una enzima microbiana de este tipo y reveló un papel de los microbios en la regulación de los niveles de moléculas importantes llamadas N-aciletanolamidas, incluidas OEA y PEA, en el intestino.
El análisis de muestras fecales de niños desnutridos recogidas en el ensayo clínico del alimento terapéutico reveló que el tratamiento alimentario redujo los niveles de OEA y aumentó la abundancia de F. prausnitzii y la expresión de su enzima. Estos resultados indican que esta enzima bacteriana intestinal podría reducir la OEA intestinal (un compuesto que suprime el apetito), algo deseable en niños con desnutrición.
Además de proporcionar nuevos conocimientos sobre los efectos beneficiosos del alimento terapéutico, el artículo describe cómo la enzima bacteriana tiene una gama de capacidades mucho más amplia que la FAAH humana. Entre ellas, una capacidad única para sintetizar aminoácidos modificados con lípidos, incluidas varias moléculas nuevas que el equipo demostró que funcionan como moduladores de los receptores humanos que participan en la detección del entorno externo de las células, así como para servir como reguladores de las respuestas inmunitarias en el intestino.
Además de sintetizar importantes reguladores de la función celular, la enzima bacteriana puede controlar los niveles de otras moléculas de señalización que contienen lípidos, incluidos los neurotransmisores involucrados en las comunicaciones entre neuronas y las llamadas moléculas de detección de quórum que son utilizadas por las bacterias patógenas para coordinar la infección y alterar las respuestas inmunes del huésped.
"Las estructuras de la enzima FAAH humana y bacteriana son muy distintas; se descubrió que los medicamentos en investigación que inhiben la enzima humana no afectan a la enzima bacteriana", relata Gordon. "Esto abre la puerta al desarrollo de nuevas terapias para manipular selectivamente la actividad y los productos producidos por la enzima bacteriana. Este es un ejemplo de cómo los microbios han desarrollado funciones que no están codificadas en nuestros propios genomas humanos, pero que siguen siendo importantes para las funciones normales de nuestros cuerpos humanos. Ahora sabemos que tenemos dos versiones diferentes de esta enzima en dos lugares diferentes: nuestras células humanas y nuestro microbioma intestinal".
Gordon y su colega, el doctor Michael Barratt , profesor de patología e inmunología y coautor del artículo, destacaron que la identificación de esta enzima bacteriana intestinal ofrece nuevas oportunidades para investigar los efectos beneficiosos del tratamiento alimentario terapéutico. Barratt también señaló que, más allá de procesar los componentes de la dieta normal, enzimas como esta en el intestino podrían ayudar a explicar las diferencias en las respuestas observadas entre individuos a ciertos medicamentos administrados por vía oral.