Vínculo entre la disbiosis intestinal y las enfermedades crónicas exploradas en un nuevo estudio

Un artículo publicado en la revista. PNAS Describe las causas ecológicas de la disbiosis intestinal y sus efectos sobre las enfermedades humanas.

Estudiar: Disbiosis intestinal: causas ecológicas y efectos causales en las enfermedades humanas. Haber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock

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La microbiota intestinal se refiere al gran número de comunidades microbianas del colon humano. Los metabolitos secundarios producidos por estas comunidades microbianas desempeñan funciones vitales en la salud y la enfermedad.

La disbiosis intestinal se refiere a un desequilibrio en la composición de la microbiota intestinal, que se sabe que está asociado con diversas enfermedades crónicas, incluidas las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, la enfermedad renal crónica, la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer colorrectal.

En este artículo, los autores han proporcionado una descripción detallada de las causas ecológicas de la disbiosis intestinal. También han analizado en profundidad el vínculo causal entre la disbiosis intestinal y las enfermedades humanas.

Asociación entre la fisiología del huésped y la disbiosis de la microbiota intestinal

El cribado genómico de alto rendimiento es el método más utilizado para estudiar la composición y diversidad microbiana intestinal. Sin embargo, este método no es adecuado para comprender completamente los factores causales asociados con la disbiosis intestinal, ya que solo aborda los microbios intestinales y sus genes, pero no analiza el impacto del entorno del huésped.

En condiciones fisiológicas normales, la microbiota intestinal está dominada por comunidades bacterianas beneficiosas.clostridios y bacteroides). Sin embargo, las infecciones inducidas por patógenos entéricos, incluyendo Salmonella Typhimurium, Citrobacter rodentium y Toxoplasma gondii, puede causar inflamación intestinal, que posteriormente puede aumentar la abundancia de comunidades bacterianas patógenas (Gammaproteobacterias y bacilos).

Estudios innovadores que investigan el mecanismo del crecimiento inducido por la colitis de Salmonela tifimurio han descubierto que los fagocitos reclutados en la luz intestinal durante la inflamación intestinal proporcionan aceptores de electrones respiratorios para el patógeno al oxidar compuestos de azufre endógenos a tetrationato.

Un análisis colectivo de la genética bacteriana y del huésped ha hecho posible comprender cómo el tetrationato derivado del huésped durante la colitis puede facilitar el crecimiento de patógenos dentro de la microbiota intestinal.

El nitrato también se identificó como un aceptor de electrones respiratorio derivado del huésped durante la colitis inducida por patógenos. Se descubrió que un aumento de la concentración de nitrato en el intestino durante el reclutamiento de fagocitos facilita la respiración anaeróbica de las bacterias comensales, incluidas Salmonela tifimurio y Escherichia coli.

La colitis inducida por patógenos aumenta la difusión de oxígeno procedente del huésped hacia el intestino, lo que provoca una pérdida de anaerobiosis. Los antimicrobianos liberados por los fagocitos luminales reducen la densidad microbiana y alteran la composición de la microbiota al reducir la abundancia de bacterias que producen butirato de ácidos grasos de cadena corta.

Una reducción en la concentración de butirato da como resultado una reducción en el consumo de oxígeno mitocondrial por parte de las células epiteliales intestinales y un cambio en la producción de energía hacia la glucólisis aeróbica y, posteriormente, la inducción de la oxigenación epitelial. Esto aumenta el flujo de oxígeno desde la superficie epitelial, facilitando el crecimiento del patógeno en el intestino a través de la respiración aeróbica.

La disbiosis intestinal inducida por la colitis ulcerosa se caracteriza por una mayor abundancia de gammaproteobacterias y una reducida abundancia de Clostridios. Los datos clínicos disponibles y los datos de experimentación con animales indican que la mayor abundancia de bacterias anaeróbicas patógenas en la colitis ulcerosa es causada por el oxígeno y los nitratos derivados del huésped. En otras palabras, estas observaciones indican que la mayor disponibilidad de aceptores de electrones respiratorios derivados del huésped es una causa ecológica de disbiosis intestinal en la colitis ulcerosa.

Con respecto a la asociación entre la terapia con antibióticos y la disbiosis intestinal, la evidencia indica que el agotamiento inducido por los antibióticos en los ácidos grasos de cadena corta derivados de la microbiota intestinal provoca una reprogramación metabólica en las células epiteliales del intestino, lo que posteriormente aumenta la disponibilidad de oxígeno y nitrógeno derivados del huésped en el intestino. .

Esta mayor disponibilidad de aceptores de electrones respiratorios se asocia con una mayor abundancia de patógenos. Escherichia coli durante la terapia con antibióticos.

Asociación entre disbiosis de la microbiota intestinal y enfermedad.

La fisiopatología de muchas enfermedades crónicas se asocia con cambios en la composición y actividad de la microbiota intestinal durante la disbiosis.

En la enfermedad inflamatoria intestinal, la disbiosis de la microbiota se caracteriza por una mayor abundancia de proinflamatorios. enterobacterias. En modelos de colitis en ratones, se ha descubierto que la administración de tungstato de sodio reduce selectivamente la expresión de enterobacterias y suprimir la inflamación intestinal. Estas observaciones indican que una gran abundancia de enterobacterias como signo de disbiosis se asocia causalmente con un aumento de la inflamación intestinal durante la enfermedad inflamatoria intestinal.

De manera similar, los estudios han encontrado que la disbiosis desencadena la tumorigénesis de la microbiota intestinal al aumentar específicamente la abundancia de sustancias productoras de colibactina. Escherichia coli. La colibactina es una genotoxina y productora de colibactina. Escherichia coli Desempeña un papel directo en el desencadenamiento de mutaciones oncogénicas en pacientes con cáncer colorrectal.

Metabolismo microbiano durante la disbiosis.

La trimetilamina (TMA) es un metabolito dañino producido por la microbiota intestinal durante el catabolismo de los nutrientes derivados de la carne roja, colina y carnitina. La TMA es absorbida y metabolizada por el huésped para producir trimetilamina-NORTE-óxido (TMAO).

La TMAO es una toxina urémica y los pacientes con enfermedades cardiovasculares, enfermedades renales crónicas y diabetes tipo 2 exhiben niveles plasmáticos elevados de TMAO. Se ha descubierto que la inhibición dirigida de la producción de TMA inducida por la microbiota atenúa la aterosclerosis y la enfermedad renal crónica en ratones. Estas observaciones resaltan el vínculo causal entre los metabolitos derivados de la microbiota intestinal y la morbilidad y mortalidad humana.

En general, este artículo describe que una mayor disponibilidad de aceptores de electrones respiratorios derivados del huésped puede cambiar la composición y función de la microbiota intestinal al controlar los recursos de crecimiento microbiano.