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» » » Batallas en los intestinos: Ejércitos de bacterias luchando por las calorías

Referencia: Blogs.Scientific.American.com .
Autor: Ferris Jabr, 12 de septiembre 2012

Hay una guerra por la comida en tus tripas. No, no se trata de la buena o mala digestión de una comida rápida, más bien, que tus intestinos son el sitio de una antigua y compleja contienda entre tus propias células y los billones de bacterias, en una guerra por la comida que se lleva a cabo a través de todo tu cuerpo.

Algunas de las bacterias forman genuinas alianzas con las células intestinales, para romper las duras fibras vegetales que tus células no pueden manejar por su cuenta, o cortando las largas moléculas larvales en paquetes más digeribles, a cambio de una parte de las calorías del día. Otras bacterias acechan y holgazanean, bebiendo del caldo rico en nutrientes, chapoteando en tus intestinos, y esperando su oportunidad para invadir los intestinos a costa de tu salud.

Cada día, estos microorganismos se disputan entre ellos un mayor acceso a los nutrientes disponibles. Y a veces las células deben luchar y trabajar más duro para digerir los alimentos que consume, antes de que estos insistentes microbios se sirvan de una porción desproporcionadamente grande.

Los estudios sugieren que la diversidad de especies de bacterias en nuestros intestinos determina parcialmente la eficacia del proceso celular y almacenaje de los alimentos y que, en un circuito de retroalimentación, lo que comemos también altera las características demográficas de las bacterias que habitan en nuestros intestinos. Los antibióticos que se prescriben normalmente son los responsables de muertes microbianas no intencionadas, aparte de cambiar la forma en que la población residente de microorganismos responde a nuestra dieta. Aunque los científicos están todavía averiguando las intrincadas reglas de esta guerra por la comida, es evidente a estas alturas que nuestros intestinos no son del todo nuestros, son órganos compuestos, parte humana parte microbio, que evolucionaron y siguen funcionando, como comunidades cuyos miembros son muchas veces cooperativos, a veces combativos, y siempre hambrientos.

Un estudio publicado esta semana, añade una serie de matices para que los científicos puedan entender cómo según el desarrollo de las bacterias intestinales cambia la forma de los animales a la hora de digerir los alimentos. Ivana Semova y John Rawls, de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, junto a sus colegas, estudiaron la absorción de ácidos grasos fluorescentes en los intestinos del pequeño y translúcido pez cebra (Danio rerio). En comparación con el pez cebra criado en ambientes libres de gérmenes, el pez cebra que fue colonizado por bacterias absorbe más grasa de sus dietas. Y cuanto más comían los peces, tanto mayor era la población de bacterias en sus intestinos. En particular, el comer alienta el crecimiento de una tribu de bacterias conocidas como Firmicutes, que a su vez incrementaba la cantidad de burbujas de grasa, ricas en energía, almacenadas en las células intestinales de los peces, para su uso posterior. Los estudios con personas y ratones han demostrado que las dietas altas en calorías estimulan el crecimiento de Firmicutes en el intestino, lo que sugiere que este grupo en particular de bacterias pueden responder a la dieta de su anfitrión de forma similar en muchas especies diferentes. Lo que no queda tan claro es si las Firmicutes ayudan a los animales a absorber más calorías de sus alimentos en una asociación mutuamente beneficiosa o si la relación es más compleja, y a veces menos benevolente.

Las bacterias constituyen entre el 40 y el 60 por ciento del peso en seco de heces humanas, con billones de células por cada gramo. Los intestinos de pez cebra no son el hogar de una misma especie de bacterias que viven en nuestros propios intestinos, pero si tomamos una visión suficientemente amplia de estas comunidades, tienen una sorprendente cantidad de solapamiento. Ambas comunidades están dominadas por las Proteobacterias, las Firmicutes y las Bacteroidetes. Los peces cebra jóvenes son particularmente convenientes para los científicos que quieren echar una mirada al interior del proceso digestivo, dado que con un día de edad el pez cebra es transparente, se puede ver con un microscopio todo lo que está pasando en sus intestinos sin necesidad de una disección dañina y perjudicial.

Semova y Rawls, unieron químicamente moléculas fluorescentes a dos ácidos comunes grasos, el ácido palmítico y el ácido pentanoico, y mezclaron las brillantes grasas en la yema de huevo de un embrión de pez cebra. Las células intestinales del pez cebra que estuvieron expuestas a las bacterias brillaban con más intensidad conforme se desarrollaban que las células intestinales del pez cebra que crecía en ambientes estériles, indicando cómo se retorcían las tripas de pez cebra conforme las bacterias absorbían más grasa. Las células intestinales del pez cebra con poblaciones saludables de bacterias en el intestino, conocida familarmente como flora intestinal, también contenía grandes gotículas lípidas de grasa almacenada, a modo de convenientes fuentes de energía.

La cantidad de gotículas de lípidos en las células intestinales de los peces dependía de su dieta. El pez con bacterias en sus intestinos y la constante fuente de alimentos conseguía un número mucho mayor de gotículas de lípidos en las células intestinales que los peces a los que se les negó la comida durante unos días. En concreto, el comer promovió el crecimiento de especies bacterianas del tipo Firmicutes, y este aumento no se reflejó en ningún cambio en el número de bacterias en el agua circundante. El hecho de comer cambiaba el ecosistema interno del pez. Cuanto más comía el pez cebra, más Firmicutes había en sus entrañas. Y cuanto más Firmicutes había en las tripas del pez cebra, más eficiente se volvían sus células intestinales en la absorción de grasa.

Para investigar cómo las Firmicutes estimulan la absorción de grasa, Semova y Rawls cultivaron distintas cepas de bacterias en diferentes medios líquidos, lo que podemos imaginar como una especie de caldo. Después filtraron las bacterias, expusieron las crías de pez cebra a los diferentes medios. Solamente con las Firmicutes se aumentaron significativamente las cantidad de gotículas de lípidos en las células intestinales de los peces, lo que sugiere que, ya sean proteínas o moléculas lo que secretan las bacterias en los medios, el caso es que mejoran de alguna manera la absorción de ácidos grasos. Los resultados fueron publicados el 13 de septiembre en Gut Host & Microbe.

Estos hallazgos son similares a las conclusiones de muchos estudios previos, que han mostrado, por ejemplo, que dejar sin comer a los ratones durante un solo día reduce la población de Firmicutes en sus intestinos y que trasplantar Firmicutes de ratones obesos a los intestinos libres de gérmenes de ratones delgados, hace estos engorden. Cuando las personas obesas comienzan una dieta baja en grasa o baja en carbohidratos, proliferan las Bacteroidetes y disminuyen las Firmicutes. Claramente, las Firmicutes es más felices cuando estamos comiendo mucho. Una pregunta pertinente y sin respuesta es si debemos compartir esa felicidad. ¿Están las Firmicutes ayudándonos graciosamente a extraer más calorías de nuestra alimentación, sacando de paso una modesta tajada por sí mismas? ¿O están aumentando egoístamente su propia cantidad cuando la alimentación es buena, obligando a nuestras células a un esfuerzo por sacar el máximo partido de nuestra comida? ¿Están, de hecho, haciendo más fácil la digestión, liberando así muchas más calorías de los alimentos de las que necesitamos absorber? Tal vez haya algo de verdad en cada uno de estos escenarios.

"Estamos en medio de una revolución de nuestra capacidad para describir la composición y el potencial fisiológico de estas comunidades bacterianas", subrayó Rawls. "Lo que nos hace empezar a especular sobre lo que realmente son los diferentes tipos de relaciones que tienen lugar en los intestinos. Sabemos que la microbiota intestinal mejora nuestra capacidad para extraer las calorías de los carbohidratos complejos, lo cual es, claramente, una relación mutuamente beneficiosa. Sin embargo, se cree que todos los vertebrados tienen una capacidad de digerir y absorber otros tipos de nutrientes, como los lípidos, proteínas e hidratos de carbono simples, así que no está nada claro el cómo podríamos entrar en una relación mutuamente beneficiosa con bacterias respecto a esos nutrientes. Cuando vemos que la absorción de ácidos grasos aumenta en el pez cebra, puede ser una respuesta egoísta o defensiva. Tal vez el pescado reconoce la presencia de más bacterias y aumenta su propia absorción de ácidos grasos. No siempre puede tratarse de un arreglo amistoso."


- Imagen 1) Campylobacter bacterias (Imagen de Agricultural Research Service, via Wikimedia Commons)
- Imagen 2) En presencia de bacterias, las células intestinales del pez cebra (en rojo) absorben más ácidos grasos y más gotículas de lípidos (verde). Imagen creada por Ivana Semova, UNC.
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