La diversidad entre los africanos rurales se extiende a sus microbiomas intestinales

La investigación de la Facultad de Medicina y la Facultad de Artes y Ciencias de Perelman señaló un papel para el estilo de vida, geografía, y genética, con sorprendentes similitudes con las poblaciones de EE. UU. en algunos casos

Nuestro microbioma, la compleja comunidad de bacterias, hongos parásitos y otros microorganismos en y sobre nuestro cuerpo, refleja la forma en que vivimos. Si tenemos una mascota, probablemente compartamos microbios con ellos. Si comemos carne el microbioma en nuestros intestinos puede verse diferente al de un vegano.

En un campo de estudio en crecimiento para determinar cómo adquirimos los microbios que llevamos dentro y su influencia en nuestra salud, la mayoría de los análisis se han centrado en personas que viven en países desarrollados. Pero en los últimos años, Los científicos han comenzado a investigar si las personas en sociedades no industrializadas poseen microbiomas claramente diferentes y, si es así, qué factores dan forma a esas diferencias.

Un nuevo informe publicado en la revista Biología del genoma , ha logrado avances significativos al abordar estas cuestiones. Dirigido por un equipo de genetistas de la Universidad de Pennsylvania, en colaboración con investigadores de Tanzania, Botswana, y los Institutos Nacionales de Salud, el estudio es uno de los más grandes hasta la fecha para analizar los microbiomas intestinales de africanos étnicamente diversos, con muestras de 114 personas de Botswana y Tanzania de siete poblaciones, así como un grupo de comparación de los Estados Unidos.

Los resultados apuntan a la amplia gama de perfiles de microbiomas en las poblaciones, que practican una variedad de estilos de vida diferentes, de agropastoralista a pastoralista a cazador-recolector. La magnitud de las diferencias está a la par con las diferencias observadas entre poblaciones industrializadas y no industrializadas. Sin embargo, los investigadores también estaban intrigados por similitudes inesperadas entre los grupos.

"Cuando comenzamos esto, "dice la genetista Sarah Tishkoff, un profesor Penn Integrates Knoweldge en Penn y autor principal, "Mi hipótesis era que la dieta iba a ser el factor determinante para distinguir el microbioma de estas poblaciones diversas. Mi mayor sorpresa fue que ese no fue el caso".

De hecho, un subconjunto de las muestras de personas de habla bantú que viven en comunidades agrícolas en Botswana eran casi indistinguibles de las recolectadas de personas que viven en el área de Filadelfia, muestras recolectadas por el coautor del estudio Frederick Bushman, microbiólogo de la Facultad de Medicina Perelman de Penn.

"La composición bacteriana de algunos de los agropastoralistas en Botswana fue sorprendentemente similar a la cohorte de EE. UU., "dice Matthew Hansen, científico del laboratorio de Tishkoff y coautor principal del artículo. "Estos son grupos rurales; tienen un estilo de vida muy diferente, pero algún factor les está dando una microbiota muy similar a la de los residentes sanos del área de Filadelfia".

Los esfuerzos anteriores para examinar los microbiomas intestinales de los africanos rurales generalmente han comparado una sola población africana con una o más poblaciones de países industrializados. Estos estudios anteriores señalaron diferencias entre grupos; por ejemplo, Una comparación de microbiomas intestinales entre cazadores-recolectores italianos y Hadza en Tanzania identificó varios grupos de bacterias presentes en Hadza que no habían sido previamente identificadas en poblaciones occidentales.

Pero para obtener una comprensión más matizada de los factores que influyen en la diversidad microbiana en los africanos rurales, El equipo de Tishkoff recolectó muestras de siete poblaciones africanas lejanas. De Tanzania:cazadores-recolectores hadza, Pastores de ganado masai, Agropastoralistas de Sandawe, que fueron cazadores-recolectores hasta finales del siglo XIX, y agropastores de Burunge. Y de Botswana:cazadores-recolectores san, Pastores hereros de habla bantú, y varios grupos de agropastores de habla bantú.

Recopilando los datos, que requería solicitar a los residentes de aldeas remotas que proporcionaran muestras fecales a los científicos, De ninguna manera fue un proceso simple. Alessia Ranciaro, que ayudó a liderar los esfuerzos de recopilación de datos para el trabajo, dice que ella y sus colegas aprendieron de experiencias tempranas cómo sortear obstáculos culturales y logísticos para hacer que el proceso sea más sencillo tanto para los participantes como para los científicos.

Los investigadores extrajeron ADN de las muestras y secuenciaron una parte del gen del ARN ribosómico 16S, ampliamente utilizado en estudios de microbioma para ayudar a identificar y comparar bacterias.

"El análisis le permite clasificar las bacterias en una muestra hasta el nivel de género en muchos casos, "dice Meagan Rubel, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Tishkoff que codirigió el trabajo. "Pero en las bases de datos de muestra que estamos usando, la bacteria ha sido clasificada según grupos industrializados u occidentales, por lo que las personas que viven con estos estilos de vida tradicionales pueden tener bacterias que nunca antes habíamos visto ".

De los resultados que pudieron obtener, rápidamente surgieron patrones generales. Notablemente, las muestras de Botswana diferían de las de Tanzania. Los microbiomas intestinales de las poblaciones de Tanzania tendían a tener una mayor cantidad de microbios en cada muestra, y los individuos tendían a compartir perfiles microbianos similares. En Botswana, por otra parte, las muestras tendían a tener menos especies microbianas en general, y los microbiomas de los individuos tendían a ser más diferentes entre sí. Este último patrón también estuvo presente en las muestras de EE. UU.

Si bien el análisis no apuntó a una "prueba irrefutable" que explique este resultado, los investigadores plantean la hipótesis de que las razones están relacionadas con la riqueza nacional comparativa y el acceso a la atención médica de Botswana.

"Botswana tiene diamantes y es relativamente rica, ", dice Tishkoff." Tienen un sistema médico gratuito y un sistema educativo gratuito, que es muy diferente de Tanzania ".

"Puedes imaginar que dentro del espectro de grupos muy diferentes en los países africanos, "dice Rubel, "Hay grupos que se someten a estas medidas blandas de industrialización que podrían ser de todo, desde un mayor acceso a la atención clínica hasta diferentes tipos de alimentos. El uso de antibióticos es algo que realmente puede cambiar el microbioma intestinal, por lo que las personas que tienen más acceso a eso podrían estar viendo cambios marcados en su microbioma ".

Tales cambios podrían ayudar a explicar las similitudes entre las muestras de Botswana y EE. UU., aunque los investigadores dicen que se necesita hacer más trabajo para confirmar que ese es el caso.

En general, sin embargo, Las grandes diferencias en el microbioma intestinal fueron evidentes entre los EE. UU. y la mayoría de los africanos. Dentro de África, la frecuencia de algunos grupos bacterianos podría diferenciar las poblaciones por etnia y estilo de vida. Por ejemplo, las dos poblaciones de cazadores-recolectores, el San y el Hadza, poseía diferentes patrones de bacterias intestinales en comparación con los grupos pastoriles o agropastorales. Además, en las poblaciones Maasai y Hadza, dos grupos en los que la división del trabajo entre hombres y mujeres es particularmente extrema, los investigadores encontraron diferencias de sexo significativas en los microbiomas que analizaron.

Para comprender más sobre lo que realmente estaban haciendo las bacterias en el intestino, los investigadores buscaron vías moleculares que fueran abundantes en las diversas especies microbianas de una muestra determinada. En las muestras de EE. UU., identificaron las vías involucradas en la descomposición de los contaminantes ambientales, como el bisfenol, que incluye bisfenol A, más conocido como "el temido BPA en plásticos, "dice Rubel, así como DDT, el insecticida responsable de adelgazar las cáscaras de huevo de las aves que ha sido prohibido en los EE. UU. desde la década de 1970.

También encontraron evidencia de vías de degradación del DDT en las muestras de Botswana, un país que ha continuado usando la sustancia química para controlar los mosquitos responsables de enfermedades transmitidas como la malaria.

Los hallazgos plantean una serie de preguntas interesantes, sobre lo que los investigadores esperan arrojar más luz con análisis adicionales y una secuenciación genética y genómica exhaustiva en el futuro. También están investigando las muestras más para ver si la presencia de patógenos gastrointestinales puede desempeñar un papel principal en la influencia de la microbiota intestinal de las personas en áreas donde prevalecen tales infecciones.

"Nuestro trabajo expande una narrativa creciente, "dice Rubel, "donde las tendencias del microbioma parecen seguir el nivel de industrialización entre las poblaciones".

Los científicos señalan que incluso estas poblaciones africanas remotas no son estáticas en sus prácticas de estilo de vida; El desarrollo y sus influencias sobre el medio ambiente y los estilos de vida tradicionales pueden manifestarse en patrones cambiantes del microbioma.

"Sería estupendo hacer un estudio longitudinal de algunos de estos grupos, "dice Hansen." Durante los próximos 20 años, sus vidas seguramente cambiarán rápidamente, y sería interesante ver si encontramos un cambio en el microbioma a medida que cambian estos factores de estilo de vida ".

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