Sus hallazgos podrían tener implicaciones de gran alcance para la obesidad en países ricos y la desnutrición en países empobrecidos.
En el estudio, publicado esta semana por Ciencias , La Dra. Lora Hooper y su equipo de investigación descubrieron que el comensal, o bien, las bacterias que viven en las entrañas de los mamíferos programan los ritmos metabólicos que gobiernan la absorción de grasas de la dieta por parte del cuerpo. Dr. Hooper, Presidente de Inmunología e Investigador del Instituto Médico Howard Hughes, es autor principal del estudio.
El estudio también encontró que los microbios programan estos llamados ritmos circadianos activando una proteína llamada histona desacetilasa 3 (HDAC3), que está formado por células que recubren el intestino. Esas células actúan como intermediarias entre las bacterias que ayudan en la digestión de los alimentos y las proteínas que permiten la absorción de nutrientes.
El estudio, hecho en ratones, reveló que HDAC3 activa genes involucrados en la absorción de grasas. Descubrieron que HDAC3 interactúa con la maquinaria del reloj biológico dentro del intestino para refinar el flujo y reflujo rítmico de proteínas que mejoran la absorción de grasa. Esta regulación ocurre durante el día en humanos, que comen durante el día, y de noche en ratones, que comen de noche.
El microbioma en realidad se comunica con nuestra maquinaria metabólica para hacer que la absorción de grasas sea más eficiente. Pero cuando la grasa es sobreabundante, esta comunicación puede resultar en obesidad. Si ocurre lo mismo en otros mamíferos, incluidos los humanos, es objeto de estudios futuros ".
Dr. Zheng Kuang, becario postdoctoral en el laboratorio Hooper y autor principal
Para retroceder en el tiempo la historia realmente comienza con unos ratones y una diafonía entre dos laboratorios en UT Southwestern.
Dr. Hooper, que dirige la colonia de ratones libres de gérmenes de la Universidad, que se crían en entornos que no tienen microbios, También es profesor de inmunología y microbiología y miembro del Centro de Genética de Defensa del Huésped. Tiene el Jonathan W. Uhr, M.D. Catedrático Distinguido en Inmunología, y es becaria de Nancy Cain y Jeffrey A. Marcus en Investigación Médica, en honor a Bill S. Vowell.
Las modificaciones de histonas, que son producidas por enzimas como HDAC3, controlan la expresión de genes que a su vez producen proteínas que llevan a cabo el trabajo de la célula. No hace mucho el laboratorio Hooper decidió hacer un estudio con ratones de las modificaciones de las histonas que parecían subir y bajar junto con los ritmos circadianos.
Al comparar lo normal, ratones cargados de bacterias con ratones libres de gérmenes, Los investigadores descubrieron que algunas modificaciones de las histonas, incluidas las realizadas por HDAC3, eran circadianas en ratones normales. pero se mantuvo estable a un nivel plano en ratones libres de gérmenes.
Fue entonces cuando el Dr. Hooper se comunicó con el Dr. Eric Olson, Presidente de Biología Molecular y Director del Centro Hamon de Ciencia y Medicina Regenerativa, que habían realizado estudios sobre HDAC3 en un tejido diferente, el corazón. Los dos laboratorios colaboraron para desarrollar un ratón que carecía de HDAC3 solo en el revestimiento intestinal.
Los ratones que generaron parecían normales mientras comían una dieta normal. Sin embargo, cuando los investigadores alimentaron a los ratones con un alto contenido de grasas, Dieta alta en azúcar similar a una que se consume comúnmente en los Estados Unidos:encontraron algo muy diferente.
"Lo llamamos la dieta de comida chatarra. Lo describo como conducir por un restaurante de comida rápida por una hamburguesa y papas fritas y luego parar en la tienda de donas, ", dijo." La mayoría de los ratones con esa dieta se vuelven obesos. Para nuestra sorpresa, aquellos que no tenían HDAC3 en su revestimiento intestinal pudieron comer un alto contenido de grasa, dieta alta en azúcar y mantenerse delgado ".
Próximo, compararon los ratones deficientes en HDAC3 con los ratones libres de gérmenes. Los investigadores encontraron que ambos grupos de ratones mostraban el mismo plano, modificaciones de histonas no rítmicas, confirmando la importancia de HDAC3 en los ritmos circadianos.
Cada célula del cuerpo tiene un reloj molecular que gobierna los procesos corporales. El estudio con ratones reveló que HDAC3 se adhiere a esa maquinaria de reloj celular para garantizar que la absorción de grasa sea más alta cuando los mamíferos están despiertos y comiendo.
"Nuestros resultados sugieren que el microbioma y el reloj circadiano han evolucionado para trabajar juntos para regular el metabolismo, " ella dijo.
¿Por qué evolucionaría un sistema para engordar? El Dr. Hooper cree que podría haber evolucionado para permitir que los mamíferos usen la energía de manera eficiente para aumentar la inmunidad en un entorno con escasez de alimentos.
"Esta interacción reguladora probablemente no evolucionó para hacernos obesos, pero cuando se combina con las dietas ricas en calorías de hoy en día, surge la obesidad, " ella dijo, agregando que esto es especulación y el equipo todavía está trabajando para comprender todos los componentes del camino.
"Nuestros resultados también sugieren que alterar las interacciones entre la microbiota y el reloj del cuerpo podría hacernos más propensos a volvernos obesos. Estas alteraciones ocurren con frecuencia en la vida moderna cuando tomamos antibióticos, trabajar turnos de noche, o viajar internacionalmente. Pero creemos que nuestros hallazgos podrían eventualmente conducir a nuevos tratamientos para la obesidad, y posiblemente la desnutrición, al alterar las bacterias en nuestros intestinos ".
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