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Los científicos han descubierto que los anfitriones matan de hambre a sus habitantes microbianos de nutrientes, lo que esencialmente obliga a los microbios en nuestras entrañas a cumplir nuestras órdenes.
Cada uno de nosotros es solo mitad humano. La otra mitad es microbiana. Trillones de virus, hongos, bacterias y otros organismos microscópicos cubren nuestra piel y alinean nuestros órganos vitales. Dependemos de estas comunidades microbianas para digerir los alimentos, sintetizar vitaminas, reforzar los sistemas inmunológicos e incluso mantener la salud mental.
Los nuevos hallazgos indican que la dieta moderna y el uso excesivo de antibióticos podrían socavar nuestra posición como señores benevolentes, poniendo las probabilidades a favor de los microbios.
Paraíso de nutrientes
"Parece que hay un orden natural para las bacterias y para nosotros", dice Lawrence A. David, profesor asistente de genética molecular y microbiología en la Escuela de Medicina de la Universidad de Duke. "En cierto modo, no es sorprendente que nosotros, el anfitrión, debamos tener más cartas".
Por gramo, hay más bacterias que residen en el intestino que en cualquier otro ecosistema en el mundo.
Sin embargo, David dice que la visión predominante del microbioma, particularmente en el intestino, es la de un paraíso rico en nutrientes "donde abundan alimentos y recursos abundantes, como la Fábrica de Chocolate de Willy Wonka". Por gramo, hay más bacterias que residen en el Intestino que en cualquier otro ecosistema del mundo.
En total, esos microbios intestinales pesan aproximadamente tres libras en un ser humano, casi tanto como el hígado o el cerebro. Así que no es sorprendente que muchos científicos crean que estos microbios son tan abundantes porque el intestino es un ambiente único y hospitalario.
Pero recientemente, algunos investigadores han cuestionado esa teoría, incluido Aspen Reese, un candidato a doctorado en el laboratorio de David que recientemente pasó a convertirse en investigador principal en la Universidad de Harvard.
Todo tipo de caca
Como ecóloga entrenada, Reese comprendió que prácticamente todos los demás ecosistemas del planeta cuentan con miembros que compiten por los recursos. ¿Por qué la tripa sería diferente? Los nutrientes como el nitrógeno o el fósforo a menudo restringen las bacterias en los arroyos o lagos. Reese se preguntó si el nitrógeno también era un recurso limitado en el intestino.
Decidió medir los niveles de nitrógeno en el microbioma intestinal. Debido a que los microbios intestinales viven en la caca, eso significa recolectar muestras de heces. Con la ayuda de colegas, particularmente Rob Pringle en la Universidad de Princeton, Reese logró obtener heces de más de 30 diferentes tipos de mamíferos, incluidas cebras salvajes, jirafas y elefantes de Kenia; ovejas domésticas, ganado y caballos de Nueva Jersey; y los humanos de Carolina del Norte.
Molió las muestras y contó el número de átomos de nitrógeno y carbono disponibles para los microbios.
"Las bacterias son organismos individuales, solo intentan sobrevivir, y solo hay tanta comida para todos".
Reese descubrió que los microbios en el intestino humano tenían acceso a un promedio de solo un átomo de nitrógeno por cada diez átomos de carbono, mientras que la mayoría de los microbios de vida libre disfrutan de una dieta compuesta de un nitrógeno por cada cuatro carbonos.
Para verificar que los niveles de nitrógeno realmente podrían mantener el microbioma bajo control, Reese también le dio a los ratones una dieta rica en proteínas, que naturalmente contienen una gran cantidad de nitrógeno. Cuando aumentó la cantidad de proteína, la cantidad de bacterias en el intestino de los ratones se multiplicó por diez.
Solo tratando de sobrevivir
Además, cuando ella inyectó nitrógeno en el torrente sanguíneo de los ratones, parte de ese nitrógeno terminó en las bacterias intestinales, lo que sugiere que el huésped puede segregar nitrógeno a través de las células que recubren su intestino para rescatar a los microbios de la inanición. Los hallazgos aparecen en Naturaleza Microbiología.
"Nuestros hallazgos respaldan la idea de que hemos desarrollado una forma de mantener a nuestras bacterias atadas dejándolas muertas de nitrógeno", dice David. “También explica por qué la dieta occidental podría ser mala para nosotros. "Cuando las personas comen demasiada proteína, invade la capacidad del huésped para absorber ese nitrógeno en el intestino delgado, y una mayor parte termina llegando al intestino grueso, eliminando nuestra capacidad de controlar nuestras comunidades microbianas".
La situación es análoga a lo que los ecólogos llaman eutrofización, un fenómeno causado cuando el fertilizante se escurre en los estanques o lagos, eleva las concentraciones de nitrógeno o fósforo del agua y estimula el crecimiento excesivo de algas o la proliferación de algas.
"Podría ser más fácil imaginar que el intestino es menos 'rojo en dientes y garras' que otras partes de la naturaleza, porque la microbiota puede ser muy beneficiosa para los humanos", dice Reese, quien es un miembro de la Sociedad de Fellows de Harvard. . "Pero las bacterias son organismos individuales, solo tratan de arreglárselas, y solo hay tanta comida para todos".
¿Cuál es el número correcto?
Si la teoría sostiene que los huéspedes humanos están perdiendo el control de nuestros subordinados microbianos, podría parecer que usar antibióticos para eliminar poblaciones enteras de microbios sería una excelente manera de mostrarles quién es el jefe. Pero otro estudio realizado por Reese y David indica que la táctica no sería aconsejable.
El equipo administró a los ratones 10 un tratamiento de antibióticos orales durante cinco días y analizó sus muestras de heces a diario. Sus hallazgos, publicados en junio en ELIFE, demostró que muchas de las fuentes de energía de las que dependen los microbios, como los productos químicos nitrato o sulfato, comenzaron a acumularse a medida que se agotaban los microbios.
"Realmente no tenemos idea de cuál es el número 'correcto' de bacterias que hay en el intestino. Ciertamente, cero es muy poco, y estar lleno de solo bacterias sería demasiado ".
Poco después de que terminó el tratamiento con antibióticos, el ambiente químico en el intestino de los ratones volvió al status quo, y los microbios comenzaron a florecer nuevamente.
"Realmente no tenemos idea de cuál es el número 'correcto' de bacterias que hay en el intestino", dice Reese. "Ciertamente, cero es muy poco, y estar lleno de solo bacterias sería demasiado".
David agrega una advertencia de que muchas de las más de mil especies de bacterias intestinales que son eliminadas por los antibióticos probablemente nunca regresarán. En sus experimentos, su equipo descubrió que la única forma en que esos microbios lograron regresar a las barrigas de los ratones era dejar que los ratones hicieran lo que normalmente hacen, que es comerse las heces. "La gente probablemente no querrá hacer eso", dice.
Muchos estudios han demostrado que después del tratamiento con antibióticos, los microbiomas de las personas pueden alterarse durante meses, si no años. Esa alteración puede crear un caldo de cultivo favorable para los patógenos.
"Normalmente, los patógenos van a tener dificultades para colonizar el intestino", dice David. “Hay miles de millones de otras bacterias que tienen que vencer para sobrevivir. Pero si de repente eliminamos la competencia microbiana por los recursos, perdemos el control y las malas bacterias que causan enfermedades desagradables como C. difficile La colitis tiene un camino más claro ”.
David y su equipo están investigando cómo nuestras elecciones de alimentos, incluidos los prebióticos y los probióticos, pueden mantener nuestra relación con nuestro microbioma y, en última instancia, con nuestra salud.
"A lo largo de la historia evolutiva, nuestros cuerpos tuvieron la oportunidad de resolver todo esto, y desarrollar sistemas para mantener la microbiota bajo control", dice Reese. "Pero como los investigadores que viven en la era moderna, creo que todavía estamos tratando de entender cuál es el valor intermedio correcto y cómo mantenernos allí".
La Fundación Nacional de Ciencia, la Fundación Hartwell, la Fundación Alfred P. Sloan, el Programa Searle Scholars, el Consejo Europeo de Investigación y el Fondo Austriaco para la Ciencia apoyaron el trabajo.
Fuente: Universidad Duke
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