Los científicos, que informan sus hallazgos en Biotecnología de la naturaleza , creó un conjunto de moléculas llamadas péptidos que pueden ralentizar el crecimiento de especies de bacterias intestinales menos deseables.
En ratones que desarrollan colesterol alto y aterosclerosis a partir de una dieta rica en grasas, los péptidos cambiaron beneficiosamente el equilibrio de especies en el microbioma intestinal, que se refiere a los billones de bacterias que viven dentro del sistema digestivo.
Este cambio redujo los niveles de colesterol y ralentizó drásticamente la acumulación de depósitos de grasa en las arterias, síntomas que son el sello distintivo de la aterosclerosis.
La aterosclerosis es la afección que conduce a ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares, las dos principales causas de muerte entre los seres humanos.
"Nos sorprendió que la simple remodelación del microbioma intestinal pueda tener un efecto tan extenso, "dice el coautor principal del estudio, Reza Ghadiri, Doctor., profesor del Departamento de Química de Scripps Research.
El microbioma intestinal que incluye cientos de especies bacterianas, evolucionó hace mucho tiempo como parte de una simbiosis fundamental:las bacterias obtienen un lugar para vivir y mucho para comer, y a cambio, ayudan a sus huéspedes animales, en gran parte ayudándoles a digerir los alimentos.
En las últimas dos décadas, estas bacterias simbióticas se han convertido en un foco de intenso estudio en todo el mundo, a medida que los científicos han descubierto que los microbios, en parte por la producción de moléculas llamadas metabolitos, no solo ayudan a digerir los alimentos, sino que también juegan un papel en el metabolismo. inmunidad y otras funciones importantes.
Los científicos también han aprendido que esta simbiosis puede tener una desventaja para los huéspedes humanos de la bacteria. Cuando las personas abusan de los antibióticos o consumen dietas "occidentales" ricas en carbohidratos, grasas y azucar, el microbioma intestinal se puede alterar de manera que promueva la enfermedad.
En efecto, ahora parece que los mayores riesgos de obesidad, diabetes, hipertensión, y la aterosclerosis conferida por la dieta occidental se debe en parte a cambios adversos en el microbioma.
Ese reconocimiento ha llevado a los investigadores a buscar formas de remodelar el microbioma, con el objetivo de revertir esos cambios adversos para restaurar la buena salud.
Ghadiri y su equipo han estado trabajando en un método que implica la entrega de pequeñas moléculas para matar o ralentizar el crecimiento de las bacterias intestinales malas sin afectar las bacterias intestinales buenas.
Nuestro enfoque utilizando pequeñas moléculas llamadas péptidos cíclicos, está inspirado en la naturaleza, Nuestras células utilizan de forma natural una colección diversa de moléculas que incluyen péptidos antimicrobianos para regular nuestras poblaciones de microbios intestinales ".
Luke Leman, Doctor, Coautor principal y profesor asistente, Departamento de Química, Investigación de Scripps
Antes de los experimentos, el equipo ya tenía una pequeña colección de péptidos cíclicos que se habían elaborado mediante técnicas químicas.
Para el estudio, establecieron un sistema de detección para determinar si alguno de esos péptidos podría remodelar de manera beneficiosa el microbioma intestinal de los mamíferos al suprimir las especies bacterianas intestinales indeseables.
Usando ratones que son genéticamente susceptibles al colesterol alto, alimentaron a los animales con una dieta de tipo occidental que de manera rápida y confiable produce colesterol alto en sangre y aterosclerosis, así como cambios adversos en el microbioma intestinal.
Luego, los investigadores tomaron muestras del contenido intestinal de los animales y aplicaron un péptido cíclico diferente a cada muestra.
Un dia despues, secuenciaron el ADN bacteriano en las muestras para determinar qué péptidos habían desplazado el bacterioma intestinal en la dirección deseada.
Los científicos pronto identificaron dos péptidos que habían ralentizado significativamente el crecimiento de bacterias intestinales indeseables, cambiando el equilibrio de especies más cerca de lo que se ve en ratones que son alimentados con una dieta más saludable.
Usando estos péptidos para tratar ratones propensos a la aterosclerosis que consumían una dieta occidental rica en grasas, encontraron reducciones sorprendentes en los niveles de colesterol en sangre de los animales en comparación con los ratones no tratados, alrededor del 36 por ciento después de dos semanas de tratamiento.
También encontraron que después de 10 semanas, las placas ateroscleróticas en las arterias de los ratones tratados se redujeron aproximadamente en un 40 por ciento en el área, en comparación con los de los ratones no tratados.
"Estos fueron efectos realmente notables, "Dice Ghadiri.
Los péptidos cíclicos utilizados en el estudio aparentemente interactúan con las membranas externas de ciertas células bacterianas de manera que ralentizan o detienen el crecimiento de las células.
Ghadiri y su equipo han estado investigando estos péptidos durante años y han reunido un conjunto de docenas que no muestran toxicidad para las células de los mamíferos.
Las moléculas también transitan por el intestino sin entrar al torrente sanguíneo. En el estudio, los péptidos se administraron a los ratones en agua potable y no se asociaron con ningún efecto secundario adverso.
Animado por la demostración de la prueba de principio, los investigadores ahora están probando sus péptidos en ratones que modelan la diabetes, otra condición común que se ha relacionado con un microbioma no saludable.
"La remodelación dirigida del microbioma intestinal del ratón inhibe el desarrollo de la aterosclerosis" fue escrito por Poshen Chen, Audrey negro, Adam Sobel, Yannan Zhao, Purba Mukherjee, Bhuvan Molparia, Nina Moore, Alemán Muench, Jiejun Wu, Weixuan Chen, Antonio Pinto, Bruce Maryanoff, Alan Saghatelian, Pejman Soroosh, Ali Torkamani, Luke Leman y Reza Ghadiri.
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