Por cápsula a través del torrente sanguíneo
Cómo se comunican las bacterias intestinales con el cuerpo
Las bacterias del intestino empaquetan un amplio espectro de sus biomoléculas en pequeñas cápsulas. Éstas son transportadas por el torrente sanguíneo a diversos órganos del cuerpo e incluso son absorbidas y procesadas por las células nerviosas del cerebro. Así lo ha demostrado ahora por primera vez un equipo de investigadores de la Universidad Goethe, la FAU (Universidad de Erlangen-Nuremberg) y la Universidad de California en San Francisco. El nuevo método de investigación ayudará a comprender mejor la influencia de las bacterias intestinales en las enfermedades y podría contribuir al desarrollo de formas innovadoras de administración de fármacos o vacunas.
En el cerebro del ratón transgénico, dos células nerviosas brillan en rojo porque han absorbido vesículas de membrana que contienen proteínas funcionales procedentes de bacterias intestinales. Azul: núcleos de las demás células del tejido cerebral.
Stefan Momma, Goethe-Universität Frankfurt
En el cuerpo humano, las bacterias son mayoría: Según las estimaciones, hay 1,3 células bacterianas por cada célula humana. La diversidad genética de nuestras bacterias es, por tanto, superior a la nuestra. Todas las bacterias intestinales juntas -el microbioma del intestino- tienen 150 veces más genes que los humanos. Los productos metabólicos de las bacterias intestinales tienen diversos efectos en nuestro organismo: Por ejemplo, entrenan nuestras células inmunitarias y contribuyen a su maduración, controlan los procesos metabólicos del organismo y la frecuencia con la que se renuevan las células de la mucosa intestinal. Es muy probable que los cambios en la composición del microbioma contribuyan al desarrollo y la evolución de las enfermedades, por ejemplo, los trastornos neurológicos o el cáncer.
Los metabolitos bacterianos actúan sobre las células de la mucosa intestinal por contacto directo. Sin embargo, aún no se había explicado cómo se desplazan esas sustancias bacterianas a los órganos periféricos, como el hígado, el riñón o el cerebro. Se suponía que las pequeñas cápsulas (vesículas de membrana), liberadas por las bacterias en su entorno durante el crecimiento normal o como reacción al estrés y llenas de lípidos bacterianos, proteínas o también moléculas de ARN hereditario, eran el medio de transporte.
Un equipo internacional de investigación dirigido por el Dr. Stefan Momma, del Centro de Neurociencia de la Universidad Goethe, la profesora Claudia Günther, de la FAU (Universidad de Erlangen-Nuremberg), y el profesor Robert Raffai, de la Universidad de California, ha investigado ahora en ratones cómo las bacterias distribuyen sus productos metabólicos en dichas vesículas. Para ello, los investigadores colonizaron los intestinos de los ratones con bacterias E. coli, que producían un tipo específico de tijeras genéticas (Cre) y las liberaban en su entorno a través de vesículas. Las células de los ratones contenían un gen para una proteína roja fluorescente, que podía ser activada por las tijeras genéticas Cre (sistema Cre/LoxP).
El resultado: En el examen posterior del tejido de los ratones, las vesículas bacterianas habían sido absorbidas por células individuales del intestino, el hígado, el bazo, el corazón y los riñones, así como por células inmunitarias. Por consiguiente, la Cre funcional contenida en las vesículas podía entrar en las células y provocar la expresión de la proteína marcadora roja. Incluso las células nerviosas individuales del cerebro brillaron en rojo. Stefan Momma: "Resulta especialmente impresionante el hecho de que las vesículas de las bacterias puedan superar también la barrera hematoencefálica y entrar así en el cerebro, que de otro modo está más o menos herméticamente cerrado. Y el hecho de que las sustancias bacterianas bioactivas fueran absorbidas por las células madre de la mucosa intestinal nos demuestra que las bacterias intestinales pueden incluso modificar permanentemente sus propiedades."
Las imágenes de fluorescencia indican, dice Momma, que las vesículas probablemente se distribuyeron por todo el cuerpo a través del torrente sanguíneo. "El estudio ulterior de estas vías de comunicación desde el reino bacteriano hasta las células individuales de los mamíferos no sólo mejorará nuestra comprensión de afecciones como las enfermedades autoinmunes o el cáncer, en las que el microbioma desempeña obviamente un papel importante. Estas vesículas también son muy interesantes como nuevo método para administrar fármacos o desarrollar vacunas, o como biomarcadores que señalan un cambio patológico en el microbioma."
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
Miriam Bittel,Patrick Reichert,Ilann Sarfati,Anja Dressel,Stefanie Leikam,Stefan Uderhardt,Iris Stolzer,Tuan Anh Phu,Martin Ng,Ngan K. Vu,Stefan Tenzer,Ute Distler,Stefan Wirtz,Veit Rothhammer,Markus F. Neurath,Robert L. Raffai,Claudia Günther, Stefan Momma; "Visualizing transfer of microbial biomolecules by outer membrane vesicles in microbe-host-communication in vivo"; J Extracell Vesicles; 2021 Oct;10(12):e12159
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