Los investigadores encuentran que el alimento favorito de una enigmática bacteria intestinal
Las fibras vegetales permiten a la bacteria Prevotella prosperar en la microbiota
El tracto digestivo está densamente poblado de bacterias y otros microorganismos. Esta microbiota intestinal ayuda al huésped a utilizar los nutrientes. En particular, las fibras vegetales sólo se pueden descomponer y absorber con la ayuda de las bacterias intestinales. La composición de la microbiota es dinámica y depende, entre otros factores, de la dieta. Los científicos del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) en Braunschweig han demostrado que la utilización de la fibra arabinoxilana permite que las bacterias del género Prevotella desempeñen un papel dominante en el ecosistema microbiano. Para el estudio, los investigadores de Braunschweig cooperaron con la Unidad Max Planck para la Ciencia de Patógenos en Berlín. Los científicos publicaron sus resultados en la revista Cell Host & Microbe.
Imágenes de microscopio electrónico de escaneo de las especies aisladas de Prevotella de izquierda a derecha: P. muris, P. rodentium, P. intestinalis
© HZI / Manfred Rohde
La Prevotella representa uno de los tres géneros más abundantes y prevalecientes del microbioma del intestino humano, que representa hasta el 50 por ciento del microbioma en los individuos colonizados por la Prevotella. Hasta ahora, se ha hecho poca investigación sobre los miembros de este género clave. Sin embargo, su prevalencia depende en gran medida de la dieta del individuo. "El objetivo de nuestro estudio era, por tanto, comprender el nicho ecológico de la Prevotella y qué factores relacionados con la alimentación les ayudan a desempeñar un papel dominante en la microbiota", dice el profesor Till Strowig, jefe del departamento "Regulación inmunológica microbiana" del HZI. Los científicos aislaron varias especies de Prevotella de la microbiota de los ratones. Cuando colonizaron estas especies en los intestinos de ratones libres de Prevotella alimentados con una dieta estándar de alta fibra, la bacteria rápidamente asumió un papel dominante en la microbiota. La adición de arabinoxilano, una fibra dietética que se encuentra en las paredes celulares de las plantas, en particular, promovió el crecimiento de Prevotella. "Hemos utilizado análisis bioinformáticos para investigar qué factores genéticos conducen al dominio de la Prevotella. Pudimos demostrar que había una fuerte activación de elementos genéticos en la bacteria, que permiten la utilización efectiva de carbohidratos complejos, los llamados polisacáridos. Estos elementos se llaman PUL (polisacáridos que utilizan loci)", dice Strowig. Las especies de Prevotella con un mayor número de PUL fueron capaces de superar a las especies con menos PUL de la microbiota. Por lo tanto, los investigadores sospechan que estos elementos son importantes en presencia de la fibra vegetal para sobrevivir en el nicho ecológico. "Sin embargo, el nicho ecológico es muy dinámico: Cuando aumentamos el contenido de azúcar o grasa en la dieta de los ratones, vimos una disminución de la Prevotella del 50 al 5% en poco tiempo", dice el Dr. Eric Gálvez, postdoctorado en el departamento de Strowig y primer autor del estudio.
"Las bacterias intestinales suelen clasificarse en todas las categorías como 'buenas' o 'malas' para la salud. Sin embargo, en el caso de la Prevotella, esta clara asignación no es posible en absoluto: Por un lado, se asocian con efectos positivos para la salud, como una mejor metabolización de las fibras alimentarias. Por otro lado, hay pruebas de que la Prevotella puede tener un efecto pro-inflamatorio", dice Strowig. La Prevotella es también un género fuertemente representado en la microbiota de los humanos. Por lo tanto, Strowig y su equipo han investigado si la Prevotella también utiliza PUL en los humanos para prevalecer en este nicho ecológico. Analizaron los conjuntos de datos existentes para determinar si la aparición de PUL en Prevotella copri, la especie de Prevotella más común en la microbiota intestinal humana, depende de la dieta. De hecho, encontraron un aumento de estos elementos en los veganos, pero no en los vegetarianos, en comparación con las personas con una dieta basada en la carne. "Aún no sabemos qué factores nutricionales son responsables de los diferentes números de PUL", dice Strowig.
El estudio actual muestra una asociación entre determinados PUL y el predominio de la Prevotella en el microbioma. "Ya estamos trabajando en la comprensión de la relación causal y los mecanismos moleculares de los elementos genéticos en el modelo de ratón", dice Strowig. Los científicos quieren usar este conocimiento para investigar las interacciones de la Prevotella con la dieta y el nicho ecológico exacto en la microbiota humana.
El equipo de estudio pondrá las especies de Prevotella aisladas a disposición de la comunidad investigadora a través del Instituto Leibniz DSMZ-Colección Alemana de Microorganismos y Cultivos Celulares.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Eric J.C. Gálvez, Aida Iljazovic, Lena Amend, Till Robin Lesker, Thibaud Renault, Sophie Thiemann, Lianxu Hao, Urmi Roy, Achim Gronow, Emmanuelle Charpentier, Till Strowig; "Distinct polysaccharide utilization determines interspecies competition between intestinal Prevotella spp."; Cell Host & Microbe; October 2020.
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