Un nuevo estudio de Johns Hopkins de ratones con el equivalente de roedores del síndrome metabólico ha agregado pruebas de que el microbioma intestinal, un "jardín" de genes bacterianos, virales y fúngicos, juega un papel importante en el desarrollo de la obesidad y la insulinaresistencia en mamíferos, incluidos los humanos.
Un informe de los hallazgos, publicado el 24 de enero en inmunología de la mucosa destaca el potencial para prevenir la obesidad y la diabetes al manipular los niveles y las proporciones de bacterias intestinales, y / o modificar las vías químicas y biológicas para los genes que activan el metabolismo.
"Este estudio se suma a nuestra comprensión de cómo las bacterias pueden causar obesidad, y encontramos tipos particulares de bacterias en ratones que estaban fuertemente vinculados al síndrome metabólico", dice David Hackam, MD, Ph.D., cirujano jefey codirector del Centro Infantil Johns Hopkins y autor principal del estudio. "Con este nuevo conocimiento podemos buscar formas de controlar las bacterias responsables o genes relacionados y, con suerte, prevenir la obesidad en niños y adultos".
El síndrome metabólico, un grupo de afecciones que incluyen obesidad alrededor de la cintura, niveles altos de azúcar en la sangre y aumento de la presión arterial, es un factor de riesgo de enfermedad cardíaca, accidente cerebrovascular y diabetes. Si bien no se conoce una causa precisa del síndrome metabólico, estudios previos de Toll-como el receptor 4 TLR4, una proteína que recibe señales químicas para activar la inflamación, ha sugerido que TLR4 puede ser responsable en parte de su desarrollo.
Sin embargo, cómo y por qué TLR4 puede ser responsable del síndrome metabólico no ha sido claro, dice Hackam. Quizás, el equipo de investigación pensó que la señalización de TLR4 en diferentes células y su asociación con el ambiente bacteriano podría tener diferentes efectos en el desarrollo desíndrome metabólico.
Para determinar primero si TLR4 específicamente en el epitelio intestinal capa de células que recubre los intestinos delgado y grueso causaría el desarrollo del síndrome metabólico, el equipo de investigación realizó una serie de experimentos en ratones normales y ratones genéticamente modificados para carecerTLR4 en su epitelio intestinal.
Los investigadores alimentaron a ambos grupos de ratones con "comida estándar", o alimentos con 22 por ciento de calorías grasas, durante 21 semanas.
En comparación con los ratones normales, los que carecen de TLR4 mostraron una serie de síntomas compatibles con el síndrome metabólico, como un aumento significativo de peso, aumento de la grasa corporal y hepática y resistencia a la insulina.
Los investigadores luego alimentaron a ambos grupos de ratones con una dieta alta en grasas compuesta de 60 por ciento de calorías grasas durante 21 semanas para averiguar si la dieta afectaría el desarrollo del síndrome metabólico. Nuevamente, los ratones genéticamente modificados aumentaron significativamente más de peso y tuvieronmayor grasa corporal y hepática que los ratones normales.
Para confirmar el papel de la expresión de TLR4 en el epitelio intestinal, los investigadores modificaron genéticamente tres grupos más de ratones: un grupo expresó TLR4 solo en el epitelio intestinal, otro grupo careció de TLR4 en todas las células del cuerpo y el tercer grupo careció de TLR4 solo encélulas blancas de la sangre.
Todos los grupos comieron comida estándar, y todos los grupos tenían un peso corporal, grasa corporal y hepática y tolerancia a la glucosa similares en comparación con los ratones normales. En comparación con los ratones normales, la grasa del vientre y del intestino delgado fue mayor en los ratones que carecían de TLR4 solo en el epitelio intestinalSegún los investigadores, esto proporciona evidencia adicional de que se requiere eliminar TLR4 específicamente del epitelio intestinal para desarrollar el síndrome metabólico.
Para investigar el papel que la composición bacteriana del intestino tenía en los ratones, Hackam y su equipo luego administraron antibióticos a los ratones normales y deficientes en epitelio intestinal TLR4. Los antibióticos redujeron significativamente la cantidad de bacterias en el tracto intestinal y previnieron todos los síntomasdel síndrome metabólico en los ratones que carecían de TLR4 en sus epitelios intestinales.
Esto demuestra, dicen los investigadores, que los niveles bacterianos pueden ser manipulados para prevenir el desarrollo del síndrome metabólico.
Para explorar más a fondo el papel del TLR4 epitelial intestinal en el desarrollo del síndrome metabólico, el equipo de investigación analizó muestras fecales de ratones normales y deficientes en el epitelio intestinal TLR4. El equipo encontró grupos específicos de bacterias que contribuyen al desarrollo del metabolismoEl síndrome se expresó de manera diferente en los ratones deficientes que en los ratones normales. También determinaron que las bacterias expresaban genes que los hacían "menos hambrientos" y, por lo tanto, menos capaces de digerir los nutrientes presentes en la comida del ratón. Esto resultó en una mayor abundancia de alimentospara que el ratón absorba, lo que contribuyó a la obesidad.
Luego, los investigadores analizaron los genes expresados en el revestimiento de la mucosa intestinal, el sitio en el que se produce la absorción de alimentos, en ratones normales y con deficiencia de epitelio intestinal TLR4. Cabe destacar que el equipo determinó que los genes importantes en el perixisoma proliferadorLa ruta metabólica del receptor activado PPAR se suprimió significativamente en los ratones deficientes. La administración de antibióticos evitó las diferencias en la regulación génica entre los dos grupos de ratones, al igual que la administración de medicamentos para activar la ruta de señalización PPAR, explicando aún más las razones por las cuales se desarrolló la obesidad.
"Todos nuestros experimentos implican que el sensor bacteriano TLR4 regula tanto los genes del huésped como los bacterianos que juegan roles previamente no reconocidos en el metabolismo energético que conduce al desarrollo del síndrome metabólico en ratones", dice Hackam.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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