"Este es el primer informe conocido que muestra que dentro del complejo microbioma intestinal, microbios específicos tienen la capacidad de afectar el crecimiento y la maduración esqueléticos normales, "dijo Chad M. Novince, D.D.S., Doctor., profesor asistente en las facultades de Medicina y Medicina Dental, que estudia el impacto del microbioma en la osteoinmunología y el desarrollo esquelético.
El laboratorio de Novince se centra en la fase pospuberal del desarrollo esquelético, la ventana crítica de plasticidad que respalda la acumulación de aproximadamente el 40% de la masa ósea máxima de una persona. Un trabajo reciente del laboratorio mostró que el microbioma intestinal aumenta las respuestas inmunitarias en el entorno del hígado y los huesos. que deteriora la masa ósea esquelética. Otros grupos han demostrado que SFB activa la respuesta inmune de las células TH17 de una manera dependiente de la interleucina-17A (IL-17A). La investigación tuvo como objetivo vincular estos aspectos de la inmunidad mediada por SFB para determinar si los microbios intestinales específicos tienen la capacidad de afectar la salud esquelética.
Para estudiar los efectos del SFB y el microbioma intestinal sobre la salud esquelética, el laboratorio de Novince utilizó un modelo de ratón con una microbiota definida. Esta investigación fue facilitada por Gnotobiotic Animal Core de MUSC, que está dirigida por Caroline Westwater, Doctor., coautor y profesor de la Facultad de Medicina Dental. Disponible a través del núcleo animal único, Los ratones libres de gérmenes (sin microbiota) y los ratones gnotobióticos (microbiota definida) proporcionan un modelo excelente para estudiar las contribuciones del microbioma al desarrollo esquelético.
Siempre que pensamos en hueso siempre es el equilibrio de osteoblastos y osteoclastos; los osteoblastos forman el hueso, y los osteoclastos reabsorben el hueso. La colonización de SFB provocó un cambio en ambos lados del eje:la actividad de los osteoclastos aumentó, y la actividad de los osteoblastos disminuyó, que es perjudicial para el esqueleto ".
Chad M. Novince, profesor asistente en las facultades de Medicina y Medicina Dental, MUSC
Para comenzar sus estudios, el laboratorio de Novince comparó ratones libres de gérmenes con ratones monoasociados con SFB. Los ratones que tenían SFB mostraron una reducción del 20% en el volumen del hueso trabecular, el tipo de hueso que sufre altas tasas de metabolismo óseo. Un examen más detallado de estos ratones mostró que la colonización de SFB condujo a un aumento de los niveles de IL-17A en el intestino y la circulación, y potencial de osteoclastos mejorado.
Próximo, El laboratorio de Novince examinó si la presencia de SFB dentro de una microbiota intestinal compleja podría influir en el desarrollo esquelético normal. Compararon ratones libres de patógenos específicos Taconic que tenían SFB como parte de su microbioma con ratones libres de patógenos específicos Taconic que carecían de SFB.
La presencia de SFB dentro de una microbiota compleja condujo a una reducción del volumen del hueso trabecular, que se atribuyó a una mayor actividad de los osteoclastos y una disminución de la actividad de los osteoblastos. La colonización por SFB condujo a un estado inmunológico proinflamatorio en el intestino, con un mayor número de células supresoras derivadas de mieloides (MDSC) y macrófagos M1 en los ganglios linfáticos asociados con el intestino. Es más, La colonización por SFB aumentó los niveles de IL-17A en el intestino y la circulación.
Curiosamente, la presencia de SFB en una microbiota intestinal compleja también estimuló profundamente la inmunidad hepática. La colonización por SFB incrementó los factores inmunes proinflamatorios en el hígado y aumentó las células TH17 en los ganglios linfáticos que drenan el hígado. Es más, la presencia de SFB condujo a niveles más altos de reactantes de fase aguda, factores inmunes que se producen en el hígado y se secretan a la circulación. La lipocalina-2 (LCN2) fue particularmente interesante porque es un péptido antimicrobiano que influye en el metabolismo óseo.
La colonización por SFB resultó en un aumento de los niveles circulantes de IL-17A y LCN2, que son ambos factores que apoyan la actividad de los osteoclastos y suprimen la actividad de los osteoblastos. Tomados en conjunto, Estos datos muestran que el SFB juega un papel crítico en la regulación de la respuesta inmune tanto en el intestino como en el hígado, lo que tiene efectos significativos sobre el esqueleto y proporciona un fuerte respaldo de que las acciones de la microbiota intestinal en el esqueleto están mediadas en parte a través de un eje intestino-hígado-hueso. .
Adicionalmente, la contribución de SFB a la salud esquelética puede tener importantes implicaciones clínicas.
"Si podemos prevenir la colonización o agotar microbios específicos como SFB del microbioma, existe un potencial clínico para optimizar la acumulación de masa ósea durante el desarrollo esquelético pospuberal, "dijo Novince.
Se sabe que la dieta, los probióticos y los antibióticos tienen efectos significativos en la composición del microbioma, incluida la colonización por SFB. La mayoría de la masa ósea de una persona se acumula durante la adolescencia, o después de la pubertad. A medida que la gente envejece, lentamente comienzan a perder masa ósea, lo que los pone en riesgo de sufrir fracturas y osteoporosis. Modulación de SFB, a través de intervenciones no invasivas como dietas o probióticos, podría permitir la acumulación u optimización del pico de acumulación de masa ósea durante la adolescencia. Esto limitaría el riesgo de baja masa ósea asociada al envejecimiento y fracturas relacionadas.
En resumen, El grupo de Novince ha demostrado que dentro del microbioma complejo, un microbio comensal específico, SFB, tiene la capacidad de cambiar críticamente la forma en que el microbioma interactúa con el sistema inmunológico y el esqueleto del huésped. Esta respuesta inmune, mediada a través de un eje intestino-hígado-hueso, induce un ambiente pro-osteoclasto y anti-osteoblastos en el hueso, que perjudica el crecimiento y la maduración esqueléticos normales. La fuerte contribución de la inmunidad hepática justifica una mayor investigación sobre cómo los productos de la fase aguda pueden tener un efecto de retroalimentación en el microbioma o efectos adicionales en el huésped.
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