Los microbios se adaptan a su nuevo entorno junto con sus anfitriones inmigrantes

Los microbios se adaptan a su nuevo entorno junto con sus anfitriones inmigrantes

Un artículo reciente publicado por el grupo de Dan Knights en la Universidad de Minnesota y publicado en la revista Celda Informes de que la composición y diversidad microbiana intestinal cambiaron en cuestión de meses en inmigrantes de entornos rurales de Asia a los Estados Unidos. Los hallazgos clave de los autores fueron:

  • La inmigración a los EE. UU. Desde regiones rurales de Asia se asocia con la pérdida de especies microbianas intestinales, la diversidad y la pérdida de enzimas bacterianas asociadas con la degradación de la fibra vegetal
  • Bacteroides cepas desplazadas de Prevotella que digieren las fibras según el tiempo que pasaron en los EE. UU.
  • La pérdida de diversidad aumentó con la obesidad y se agravó de generación en generación

"La gente comenzó a perder sus microbios nativos casi inmediatamente después de llegar a los Estados Unidos", dijo Knights cuando fueron entrevistados por El diario The Washington Post. "La pérdida de diversidad fue bastante pronunciada: el hecho de venir a los EE. UU., Vivir en los EE. UU. Se asoció con una pérdida de aproximadamente el 15 de la diversidad de microbios". Curiosamente, los hijos de inmigrantes tenían otro 5 con una pérdida de diversidad del 10 .

Knights y sus colegas examinaron la relativa abundancia y diversidad de los microbios intestinales y su contenido genético en muestras de heces de más de mujeres inmigrantes 500 de áreas rurales de Asia, las personas Hmong y Karen. Para obtener una instantánea antes y después de su llegada a los EE. UU., Los investigadores también tomaron muestras de microbiomas de mujeres 19 Karen antes de su partida y después de su llegada. Los científicos compararon todos estos microbiomas con los de los estadounidenses europeos 36 nacidos en los Estados Unidos.

Las especies dominantes en el intestino de los inmigrantes cambiaron de cepas de un grupo de bacterias llamadas Prevotella a un grupo llamado Bacteroides. El genero Prevotella pertenece a los taxones Bacteroiditas que junto con los taxones. Firmicutes constituye la mayoría de los microbios intestinales en el tracto gastrointestinal humano.

Diferencias similares en los taxones microbianos intestinales entre los restos de las poblaciones de cazadores recolectores en África (Hadza) y América del Sur (Yanomami), y las poblaciones que viven en países industrializados, en particular en América del Norte, Europa y Australia, han sido descritas anteriormente (Smits et al. Ciencia 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Las poblaciones industrializadas tienen microbiotas que están dominadas por Bacterioiditas, mientras que las poblaciones tradicionales en los continentes africano, asiático y sudamericano, que incluyen una variedad de estilos de vida desde agricultores rurales hasta cazadores recolectores, tienen microbiotas que se distinguen en parte por la abundancia de taxones Prevotella, como en el estudio del Caballero (Smits et al. Ciencia).

Pueblo Africa Burkina Faso
Por ejemplo, en un estudio de bacterias intestinales de niños en Burkina Faso, una región de África, Prevotella componían 53% de las bacterias intestinales, pero estaban ausentes en niños europeos de edades similares. Los estudios también indican que la dieta a largo plazo está fuertemente asociada con la composición del microbioma intestinal: aquellos que comen muchas proteínas y grasas animales típicas de la dieta occidental tienen predominantemente bacterias Bacteroides, mientras que para aquellos que consumen más carbohidratos complejos, especialmente fibra, la especie Prevotella dominar. Prevotella las especies producen enzimas que digieren la fibra que contiene alimentos que son más comunes en Asia que en los Estados Unidos.

Si bien estas diferencias microbianas intestinales entre personas que viven en diferentes partes del mundo parecían inicialmente como un rasgo regional estable, dos estudios recientes, incluido el de Knight, sugieren que están influenciados por factores de la dieta y otros factores del estilo de vida. ¿La microbiota intestinal programada durante los primeros años de vida de 3 se adapta a las diferentes dietas y demandas de la maquinaria metabólica más efectiva?

Para responder a esta pregunta, Justin sonnenburg y su grupo examinó las posibles relaciones entre las variaciones estacionales de los hábitos alimentarios y la composición y capacidad funcional de la microbiota intestinal. La vida de los Hadza en el Valle del Rift en África Oriental tiene dos estaciones distintas: una estación húmeda de noviembre a abril y una estación seca de mayo a octubre. A pesar de que el consumo de tubérculos y plantas ricos en fibra ocurre durante todo el año, el forrajeo de bayas y el consumo de miel son más frecuentes durante la temporada húmeda, mientras que la caza es más exitosa durante la estación seca, lo que resulta en el consumo de magro en la caza silvestre. El período de mayor consumo de carne se asoció con un aumento en las especies de Bacteroidetes en el intestino. La misma clase de microbios disminuyó nuevamente durante la estación húmeda a un estado con una similitud significativa con los de la microbiota industrializada. Los taxones que son conducidos a niveles indetectables en la microbiota de Hadza durante la estación húmeda corresponden a taxones que son raros o están ausentes, independientemente de la temporada, en poblaciones industrializadas. Sin embargo, en contraste con los cambios observados en las poblaciones industrializadas en la diversidad y riqueza microbiana intestinal, así como en la expresión de distintos patrones de enzimas digestivas, el microbioma de Hadza siempre regresó a su diversidad completa durante la estación seca.

Hubiera sido fascinante saber si las reducciones microbianas intestinales en la diversidad microbiana intestinal y las especies degradantes de la fibra observadas en los inmigrantes de los Caballeros hubieran sido reversibles al regresar a sus tierras y hábitos alimenticios de origen, como ocurre en las Hadzas durante las diferentes estaciones. , o si estos cambios fueran permanentes como lo son en países industrializados.

¿Los rápidos cambios en la composición y función de los microbios intestinales tuvieron alguna consecuencia para la salud de los inmigrantes? En general, se asume que a medida que disminuye la diversidad microbiana, aumenta el riesgo de enfermedades como la obesidad, la diabetes y el síndrome metabólico, aunque aún queda por establecer la causalidad entre los cambios microbianos y las enfermedades humanas. De hecho, el grupo de los Caballeros observó que las tasas de obesidad entre muchos de los inmigrantes del estudio aumentaron hasta seis veces. Los que se volvieron obesos también perdieron un 10 adicional de su diversidad.

Dado que los cambios observados en la dieta de los inmigrantes fueron más lentos que los rápidos cambios observados en el microbioma intestinal de los inmigrantes, sugieren que factores distintos a la comida norteamericana deben haber desempeñado un papel, incluido el estrés asociado con el reasentamiento y la adaptación a un nuevo entorno. pureza del agua, exposición a medicamentos, en particular antibióticos y otros factores del estilo de vida.

comentarios:

  • Varios estudios demuestran variaciones en la diversidad microbiana intestinal y la abundancia relativa de taxones microbianos. Estas variaciones pueden ocurrir en un patrón estacional cíclico en algunas poblaciones, o pueden ocurrir cuando una población se traslada de un país y los hábitos dietéticos tradicionales a uno con una dieta alta en grasas, alta en azúcar y baja en fibra.
  • En los países industrializados, un aumento en la diversidad y abundancia microbiana solo ocurre dentro de un cierto ancho de banda, pero generalmente no alcanza los niveles vistos en las sociedades tradicionales.
  • Aunque las diferencias en la ingesta dietética parecen estar desempeñando un papel importante en las variaciones de este microbioma, otros factores distintos a la dieta podrían ser responsables, en particular el estrés, la actividad física, la higiene y la pureza del agua potable.
  • Sin embargo, hasta la fecha, no se ha identificado ninguna relación causal entre los cambios microbianos intestinales y la obesidad u otras enfermedades.
¿Puede el hombre de hielo decirnos algo sobre la dieta más saludable?

¿Puede el hombre de hielo decirnos algo sobre la dieta más saludable?

El "Hombre de Hielo" o "Ötzi" se refiere a un individuo cuya momia fue encontrada hace unos 10 en los glaciares del retroceso de los Alpes Ötztal, una cadena montañosa en los Alpes centrales entre Austria e Italia. Su cuerpo bien conservado ha sido almacenado en una cámara de enfriamiento del Museo de Arqueología en Bolzano, Italia, y es probablemente el individuo más investigado del Neolítico.

¿Puede el contenido estomacal de este individuo revelar algo acerca de la dieta preferida de las personas que hacen la transición de un cazador recolectador a un estilo de vida agrario, y los beneficios de salud asociados?

Para responder a esta pregunta, los investigadores han examinado el contenido estomacal de esta momia glaciar europea de 5,300, quien según los últimos estudios forenses murió por una flecha poco después de disfrutar de su última comida. El estudio reveló que el Hombre de Hielo tenía una proporción notablemente alta de grasa en su dieta, complementada con carne salvaje fresca o seca y granos antiguos. Un estudio anterior había demostrado que la composición microbiana del intestino del Hombre de Hielo era más similar a los microbiomas de las sociedades agrarias (y de los primates), lo que sugiere una dieta predominantemente a base de plantas con un tratamiento ocasional de caza silvestre.

¿Tenemos alguna evidencia de los beneficios para la salud de esta antigua dieta? Los investigadores se sorprendieron de la gran cantidad de grasa animal encontrada en el estómago de la persona. Los investigadores preguntaron: "¿Se cargó con carne grasosa para carne las necesidades calóricas de vagar en el ambiente alpino extremo en el que vivía y donde se lo encontró en 3,210m sobre el nivel del mar?" Por otro lado, la ingesta de animales adiposos La grasa del tejido tiene una fuerte correlación con un mayor riesgo de enfermedad arterial coronaria. Hubo pruebas en tomografías computarizadas del Hombre de Hielo de que tenía calcificaciones importantes de sus principales vasos sanguíneos que consistían en enfermedad aterosclerótica avanzada, un hallazgo sorprendente en un individuo que probablemente realizaba vigorosos entrenamientos regulares subiendo y bajando por las montañas en su patio trasero. Estaba en sus 40, la expectativa de vida promedio de las personas de su tiempo, la mitad de nuestra esperanza de vida actual.

Obviamente, el estudio solo proporciona una instantánea de los hábitos alimenticios de esta época, y nos dice poco acerca de la ingesta promedio de diferentes tipos de alimentos y la proporción relativa de carbohidratos, proteínas y grasas. Sin embargo, en vista de la presencia de granos e hidratos de carbono en el estómago y la composición de su microbioma intestinal, el Hombre de Hielo ciertamente no se apegaba a una estricta paleo dieta.

Aunque obviamente intervienen muchos otros factores, es sorprendente que al comparar la salud cardiovascular y la longevidad, nuestra dieta norteamericana, a menudo difamada, combinada con nuestro estilo de vida sedentario se relacione con resultados de salud mucho mejores que los de nuestros antepasados ​​neolíticos, algo a tener en cuenta beneficios para la salud de antiguas dietas altas en carne y grasas animales.

Maixner F y col. La última comida del Hombre de Hielo consistió en grasa, carne salvaje y cereales. Biología actual 28: 2348-55, 2018

Lecciones aprendidas del microbioma intestinal de osos pardos hibernadores

Lecciones aprendidas del microbioma intestinal de osos pardos hibernadores

La obesidad y la salud metabólica comprometida a menudo se cree que están estrechamente relacionadas. Sin embargo, un estudio del grupo de Fredrik Baeckhed en la Universidad de Gotemburgo sugiere que este no es necesariamente el caso, ¡al menos en osos pardos! (1)

Al estudiar el peso corporal y la microbiota intestinal en osos pardos, tanto durante el verano como durante el invierno, cuando estos animales entran en un período de hibernación de 6 meses, se identificaron diferencias importantes en la diversidad y abundancia relativa de cierta microbiota intestinal. Durante el verano, los osos comen en exceso y aumentan drásticamente el peso corporal, mientras que durante el prolongado período de ayuno en invierno pierden todo el exceso de peso. El aspecto más fascinante de este estudio fue que a pesar de su "obesidad de verano", los osos no desarrollaron los cambios metabólicos negativos, incluida la resistencia a la insulina y la diabetes conocida como síndrome metabólico, una desregulación metabólica que ha mostrado un aumento dramático en América del Norte y otros países desarrollados .

Buscando el posible papel del microbioma intestinal en estos cambios metabólicos estacionales, los investigadores analizaron los microbios y metabolitos intestinales de los osos. Sorprendentemente, durante la hibernación hubo una reducción en la diversidad y niveles reducidos de ciertos taxones, en particular Firmicutes y Actinobacteria, y mayores niveles de Bacteroidetes. La transferencia de heces de osos obtenidas durante diferentes temporadas en ratones libres de gérmenes (ratones sin su propio microbioma intestinal) imitaba algunos de los hallazgos metabólicos de los osos, implicando claramente un papel del microbioma en las variaciones metabólicas estacionales.

Los tres taxones microbianos que mostraron variaciones estacionales en los osos constituyen la mayoría de la microbiota intestinal humana, y los cambios en su abundancia relativa en el intestino han sido previamente mostrados por Ruth Ley y compañeros de trabajo en sujetos obesos. (2) En su estudio, encontraron que la abundancia relativa de Bacteroidetes aumenta, mientras que la de Firmicutes disminuye a medida que los individuos obesos pierden peso con una dieta baja en calorías con grasa o carbohidratos restringidos. El aumento en Bacteroidetes se correlacionó significativamente con la pérdida de peso, pero no con la ingesta calórica total. En un estudio realizado por Peter Turnbaugh y sus colegas, los investigadores demostraron que cuando la "microbiota obesa" se trasplantaba en el intestino de ratones sin su propia microbiota (los llamados ratones libres de gérmenes) mostraban un aumento significativamente mayor en la grasa corporal total que los ratones colonizados con la 'microbiota pobre'. Sus resultados sugieren que un "microbioma obeso" tiene una mayor capacidad para extraer energía de la dieta, y que este tipo de obesidad es "transmisible" por la microbiota intestinal. (3)

Volviendo al estudio del oso pardo del grupo Baeckhed, los cambios microbianos intestinales observados cuando los osos estaban en un estado de ayuno prolongado y pérdida de peso (mayor abundancia de Bacteroidetes y Firmicutes reducido) eran similares a la "microbiota humana delgada", y el espejo imagen de los cambios microbianos observados en sujetos obesos que implican aún más la microbiota intestinal en el estado metabólico del organismo.

Como ocurre con la mayoría de los estudios en animales, la extrapolación del fascinante estudio del oso a la causa de la epidemia de obesidad humana y su tratamiento debe hacerse con precaución. Sin embargo, hay varias implicaciones importantes:

  • Obviamente, sería genial identificar los productos químicos producidos microbianamente que permiten a los osos volverse obesos en verano después del verano sin desarrollar consecuencias metabólicas perjudiciales para la obesidad humana.
  • De manera similar, sería de gran interés identificar las moléculas de señalización microbiana que pueden apagar el disco del oso para comer cuando es hora de entrar en hibernación.
  • El ayuno intermitente se ha propuesto como una forma efectiva de perder peso y mejorar la salud metabólica, y varios estudios en humanos apoyan dicho régimen dietético. (4)

Lo más importante, al igual que otros estudios recientes en humanos (5) confirman que las oscilaciones fisiológicas inducidas por la dieta en la diversidad de la microbiota intestinal y la abundancia relativa de diferentes taxones tienen una influencia significativa en el estado metabólico de los organismos sanos. La pérdida de tales oscilaciones microbianas estacionales en el microbioma de individuos que viven en países desarrollados, que han mostrado un declive progresivo y aparentemente irreversible en la diversidad, es probable que desempeñe un papel importante en muchas enfermedades crónicas, incluida la diabetes tipo II y el síndrome metabólico.

  1. Sommer F et al. La microbiota intestinal modula el metabolismo energético en el oso pardo hibernante Ursus arctos. Informes de célula 14: 1655-61, 2016
  2. Ley, RE, et al .. Ecología microbiana: microbios intestinales humanos asociados con la obesidad. Naturaleza. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1022-3.
  3. Peter J. Turnbaugh et al. Un microbioma intestinal asociado a la obesidad con una mayor capacidad para la cosecha de energía. Naturaleza. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1027-31.
  4. Patterson RE et al. Ayuno intermitente y salud metabólica humana. J Acad Nutr Diet. 2015 Aug; 115 (8): 1203-12. doi: 10.1016 / j.jand.2015.02.018. Epub 2015 Apr 6.
  5. Smits SA et al. Ciclismo estacional en el microbioma intestinal de los recolectores de cazadores Hadza de Tanzania. Science 357: 802-6, 2017
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El estudio de microbioma más grande influye en nuestra salud intestinal

Fascinante estudio que informa los resultados obtenidos de casi 12,000 personas de todo el mundo como parte del Proyecto American Gut. Los principales hallazgos de este estudio histórico son el hecho de que es la diversidad de alimentos de origen vegetal que consume una persona (y no solo el hecho de que alguien se identifica como vegana o vegetariana) lo que influye en la diversidad microbiana intestinal y la abundancia relativa, y que existe una asociación de los trastornos mentales con la función microbiana intestinal, con características microbianas intestinales más similares entre varias enfermedades psiquiátricas que en individuos sanos. A pesar de que los hallazgos se basan únicamente en asociaciones y no permiten hacer declaraciones sobre la causalidad, representan el análisis más completo de los datos microbianos intestinales publicados hasta la fecha.