Un artículo publicado en la revista. Con personas Describe las causas ambientales de la disbiosis intestinal y sus efectos sobre las enfermedades humanas.

Estancia: Disbiosis intestinal: causas ambientales y efectos patógenos humanos.. Crédito de la imagen: Katrina Kuhn/Shutterstock

fondo

La microbiota intestinal se refiere a la gran cantidad de comunidades microbianas en el colon humano. Los metabolitos secundarios producidos por estas comunidades microbianas desempeñan funciones vitales en la salud y la enfermedad.

La disbiosis intestinal se refiere a un defecto en la composición de la microbiota intestinal, que se sabe que está asociado con varias enfermedades crónicas, incluidas las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, la enfermedad renal crónica, la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer colorrectal.

En este artículo, los autores brindan una descripción detallada de las causas ambientales de la disbiosis intestinal. También han analizado exhaustivamente la relación causal entre la disbiosis intestinal y las enfermedades humanas.

Relación entre la fisiología del huésped y la disbiosis intestinal.

El cribado genómico de alto rendimiento es el método más utilizado para estudiar la composición y diversidad microbiana intestinal. Sin embargo, este método no es lo suficientemente adecuado para comprender completamente los factores causales asociados con la disbiosis intestinal porque sólo aborda la microbiota intestinal y sus genes, pero no analiza la influencia del entorno del huésped.

En condiciones fisiológicas normales, la microbiota intestinal está dominada por comunidades bacterianas beneficiosas.Clostridios y Bacteroidetes). Sin embargo, las infecciones causadas por patógenos intestinales, incl. Salmonella typhimurium, Citrobacter rodentium y Toxoplasma gondii, Puede causar inflamación intestinal, lo que posteriormente puede conducir a una mayor abundancia de comunidades bacterianas patógenas (Gammaproteobacterias y bacilos).

Estudios innovadores que investigan el mecanismo del crecimiento inducido por la colitis Salmonela tifimurio Se ha descubierto que los macrófagos reclutados en la luz intestinal durante la inflamación intestinal proporcionan aceptores de electrones respiratorios para el patógeno al oxidar compuestos de azufre endógenos a tetrationato.

El análisis de cohortes de la genética bacteriana y del huésped ha permitido comprender cómo el tetrationato derivado del huésped durante la colitis puede facilitar el crecimiento de patógenos dentro de la microbiota intestinal.

Los nitratos también se han identificado como aceptores de electrones respiratorios derivados del huésped durante la colitis inducida por patógenos. Se ha descubierto que el aumento de la concentración de nitrato en el intestino durante el reclutamiento de macrófagos facilita la respiración anaeróbica de las bacterias comensales, incluidas Salmonela tifimurio Y Escherichia coli.

La colitis causada por patógenos aumenta la difusión de oxígeno procedente del huésped hacia el intestino, lo que provoca la pérdida de anaerobios. Los antimicrobianos liberados por los macrófagos luminales reducen la densidad microbiana y alteran la composición de la microbiota al reducir la abundancia de bacterias que producen ácidos grasos butirato de cadena corta.

La disminución de la concentración de butirato da como resultado una disminución del consumo de oxígeno mitocondrial por parte de las células epiteliales intestinales y un cambio de la producción de energía hacia la glucólisis aeróbica, induciendo así la oxigenación epitelial. Esto da como resultado un mayor flujo de oxígeno desde la superficie epitelial, lo que facilita el crecimiento de patógenos en el intestino a través de la respiración aeróbica.

La disbiosis intestinal causada por la colitis ulcerosa se caracteriza por una mayor abundancia. gammaproteobacterias y poca abundancia Clostridios. Los datos clínicos y experimentales en animales disponibles sugieren que la mayor abundancia de bacterias anaeróbicas patógenas en la colitis ulcerosa es causada por el oxígeno y los nitratos derivados del huésped. En otras palabras, estas observaciones sugieren que una mayor disponibilidad de aceptores de electrones respiratorios derivados del huésped es una causa ambiental de disbiosis intestinal en la colitis ulcerosa.

En cuanto a la asociación entre el tratamiento con antibióticos y la disbiosis intestinal, la evidencia sugiere que el agotamiento inducido por los antibióticos en los ácidos grasos de cadena corta derivados de la microbiota intestinal provoca una reprogramación metabólica en las células epiteliales intestinales, lo que posteriormente aumenta la disponibilidad del huésped en el intestino. .

Esta mayor disponibilidad de receptores de electrones respiratorios se asocia con una mayor abundancia de patógenos. Escherichia coli Durante el tratamiento con antibióticos.

Relación entre disbiosis microbiana intestinal y enfermedad.

La fisiopatología de muchas enfermedades crónicas está asociada con cambios en la composición de los microorganismos intestinales y su actividad durante la disbacteriosis.

En la enfermedad inflamatoria intestinal, la disbiosis de la microbiota se caracteriza por una mayor abundancia de sustancias proinflamatorias. bacterias intestinales. En modelos de colitis en ratones, se ha descubierto que la administración de tungstato de sodio reduce selectivamente la expresión de… bacterias intestinales Suprimir la inflamación intestinal. Estas observaciones indican la presencia de una gran abundancia de bacterias intestinales Como signo de disbiosis, está causalmente relacionado con un aumento de la inflamación intestinal durante la enfermedad inflamatoria intestinal.

Asimismo, los estudios han encontrado que la disbiosis conduce a la tumorigénesis en la microbiota intestinal al aumentar específicamente la abundancia de producción de colibactina. Escherichia coli. La colibactina es una genotoxina, un producto de la colibactina. Escherichia coli Desempeña un papel directo en la inducción de mutaciones genéticas en pacientes con cáncer colorrectal.

Metabolismo microbiano durante la disbiosis.

La trimetilamina (TMA) es un metabolito dañino producido por microorganismos intestinales durante el catabolismo de nutrientes derivados de la carne roja, como la colina y la carnitina. La TMA es absorbida y metabolizada por el huésped para producir trimetilamina-NORTE-Óxido (TMAO).

La TMAO es una toxina urémica y los pacientes con enfermedades cardiovasculares, enfermedades renales crónicas y diabetes tipo 2 muestran niveles plasmáticos elevados de TMAO. Se descubrió que la inhibición dirigida de la producción de TMA inducida por xenobióticos atenúa la aterosclerosis y la enfermedad renal crónica en ratones. Estas observaciones resaltan la relación causal entre los metabolitos derivados de la microbiota intestinal y la morbilidad y mortalidad humana.

En general, este artículo demuestra que aumentar la disponibilidad de aceptores de electrones respiratorios derivados del huésped puede alterar la composición y función de la microbiota intestinal al controlar los recursos para el crecimiento microbiano.