Un estudio publicado hoy en Celda describe una forma de "comunicación entre especies" en la que las bacterias secretan una molécula específica, el óxido nítrico, que les permite comunicarse con el ADN de sus huéspedes y controlarlo, y sugiere que la conversación entre los dos puede influir ampliamente en la salud humana.
Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve, University Hospitals Cleveland Medical Center, y la Escuela de Medicina de Harvard rastrearon el óxido nítrico secretado por bacterias intestinales dentro de pequeños gusanos (C. elegans, un modelo de laboratorio de mamíferos común). Óxido nítrico secretado por bacterias intestinales unidas a miles de proteínas del huésped, cambiando por completo la capacidad de un gusano para regular su propia expresión genética.
El estudio es el primero en mostrar que las bacterias intestinales pueden aprovechar las redes de óxido nítrico omnipresentes en los mamíferos. incluidos los humanos. El óxido nítrico se adhiere a las proteínas humanas de una manera cuidadosamente regulada, un proceso conocido como S-nitrosilación, y las alteraciones están ampliamente implicadas en enfermedades como el Alzheimer, Parkinson asma, diabetes, enfermedad del corazón, y cáncer.
Los hallazgos sugieren que el óxido nítrico es un mecanismo general por el cual las bacterias intestinales pueden comunicarse con los huéspedes mamíferos. El trabajo anterior para desenredar las líneas de comunicación hacia y desde las bacterias intestinales se ha centrado principalmente en las moléculas raras que secretan las bacterias. Los nuevos hallazgos son similares a descubrir un lenguaje químico común en todas las especies, a diferencia de palabras sueltas, dijo el autor principal Jonathan Stamler, MARYLAND, director del Instituto de Medicina Molecular Transformativa de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve y presidente del Instituto Harrington Discovery en el Centro Médico de los Hospitales Universitarios de Cleveland. "Hay una enorme complejidad en el intestino, y muchos investigadores buscan la siguiente sustancia inusual producida por una bacteria que podría afectar la salud humana, ", dice. Con billones de bacterias en el intestino promedio, Stamler decidió buscar un lenguaje común que pudieran usar todas las especies bacterianas. "La enormidad de la población de bacterias intestinales y su relación con el huésped predice que habrá medios generales de comunicación que los humanos podamos reconocer".
Los investigadores demostraron el fenómeno alimentando gusanos en desarrollo con bacterias que producen óxido nítrico. Luego seleccionaron una proteína muy importante:la proteína argonauta, o ALG-1 - que está altamente conservada de gusanos a humanos y silencia genes innecesarios, incluyendo genes críticos para el desarrollo. Cuando el óxido nítrico secretado por las bacterias adheridas a ALG-1, desarrollaron órganos reproductores malformados y murieron. Demasiado óxido nítrico de las bacterias comandó las proteínas silenciadoras del ADN de los gusanos y perjudicó el desarrollo saludable.
"Prácticamente, los animales no permitirán que esto suceda, "Dijo Stamler. En cambio, los autores especulan que un huésped mamífero fuera de un laboratorio se ajustará para adaptarse a los cambios en los niveles de óxido nítrico. Dijo Stamler, "El gusano podrá dejar de comer las bacterias que producen el óxido nítrico, o comenzará a comer diferentes bacterias que producen menos óxido nítrico, o cambiar su entorno, o innumerables otras adaptaciones. Pero por la misma razón, demasiado óxido nítrico producido por nuestro microbioma puede causar enfermedades o problemas de desarrollo en el feto ".
El estudio se suma a un creciente cuerpo de evidencia de que las bacterias que viven en el intestino, determinado por la dieta y el medio ambiente, tienen una enorme influencia en la salud de los mamíferos. Stamler imagina que el óxido nítrico puede representar una oportunidad para manipular esta relación simbiótica. Así como los probióticos están diseñados para mejorar la digestión, Es concebible inocular el intestino de una persona con bacterias para mejorar la señalización del óxido nítrico. "Ahora pienso en esto de forma terapéutica, como una droga. Existen enormes oportunidades para manipular el óxido nítrico para mejorar la salud humana ".
Si bien el óxido nítrico y la S-nitrosilación pueden ser un modo general de comunicación entre especies con amplias implicaciones para la salud, requerirá investigación adicional en el futuro. ¿Será el óxido nítrico el único canal de comunicación química? "Básicamente, estamos viendo un nuevo campo que se abre para las estrategias generales de comunicación, "dice Stamler." Habrá otros ".
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