"Este informe presenta a los antibióticos como un modulador exógeno crítico de la respuesta osteoinmune de la microbiota intestinal durante el desarrollo esquelético pospuberal, "dice 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. "La gente ha demostrado que los antibióticos perturban la microbiota, pero este es el primer estudio conocido que evalúa cómo tiene efectos posteriores en las células inmunitarias que regulan las células óseas y el fenotipo esquelético general. Este trabajo reúne toda la historia ".
La fase de desarrollo pospuberal es una ventana crítica de plasticidad que respalda la acumulación de aproximadamente el 40 por ciento de nuestra masa ósea máxima. Un trabajo reciente del laboratorio Novince y otros ha demostrado que la microbiota intestinal contribuye a la salud del esqueleto. Para determinar el impacto de la perturbación antibiótica de la microbiota intestinal en el desarrollo esquelético pospuberal, Novince trabajó con miembros del equipo en MUSC y trató a los ratones con un cóctel de tres antibióticos. En colaboración con el científico de microbioma Alexander V.Alekseyenko, Doctor., profesor asociado en el Centro de Informática Biomédica y director fundador del Programa MUSC para la Investigación del Microbioma Humano, pudieron demostrar que el tratamiento con antibióticos provocaba alteraciones importantes en la microbiota intestinal, dando lugar a cambios específicos en grandes grupos de bacterias.
"Tener al Dr. Alekseyenko como parte del equipo es una fortaleza única, "dice Novince.
Tras la alteración de la microbiota por antibióticos, el laboratorio de Novince examinó la integridad del sistema esquelético. Los cambios inducidos por antibióticos en la microbiota tuvieron poco impacto en el hueso cortical; sin embargo, hubo cambios significativos en el hueso trabecular, el tipo de hueso que sufre altas tasas de metabolismo óseo. Si bien el trabajo anterior analizó la densidad de las células óseas en todo el esqueleto tras el tratamiento con antibióticos, este trabajo se centró en los detalles celulares que subyacen al mantenimiento óseo. El metabolismo óseo se controla mediante un equilibrio de células de reabsorción ósea (osteoclastos) y formadoras de hueso (osteoblastos). Curiosamente, no hubo cambios en los osteoblastos, mientras que el número de células de osteoclastos, aumentaron el tamaño y la actividad.
Para determinar qué causó el aumento de la actividad de los osteoclastos, el laboratorio de Novince evaluó los niveles de varias moléculas de señalización de osteoclastos. Descubrieron que los niveles de moléculas de señalización pro-osteoclásticas aumentaron en la circulación de animales tratados con antibióticos, lo que sugiere que el aumento de la actividad de los osteoclastos es el resultado de una respuesta inmune específica a un cambio en la microbiota.
La siguiente pregunta importante fue cómo los antibióticos impactan en las células inmunes en el entorno de la médula ósea.
"Nuestro estudio es capaz de profundizar en los mecanismos de células inmunitarias innatas y adaptativas específicas dentro del entorno de la médula ósea para demostrar que existe un efecto sobre las células óseas". "dice Jessica D. Hathaway-Schrader, Doctor., becario postdoctoral y primer autor de este estudio.
El examen de las poblaciones de células inmunitarias en la médula ósea reveló sorprendentemente un aumento significativo en las células supresoras derivadas de mieloides (MDSC) de los animales tratados con antibióticos. Se sabe que las MDSC regulan la respuesta inmune innata y adaptativa durante diversas enfermedades, pero no se han estudiado ampliamente en salud. Adicionalmente, La presentación y el procesamiento de antígenos se suprimieron en la médula ósea tras el tratamiento con antibióticos.
En resumen, El grupo de Novince ha demostrado que la alteración de la microbiota intestinal por antibióticos desregula la comunicación entre las células inmunitarias y las células óseas. Si bien el estudio actual utilizó un cóctel de antibióticos de amplio espectro destinado a alterar enormemente la composición de las bacterias intestinales, los resultados justifican una mayor investigación. Los estudios futuros tienen como objetivo incorporar un régimen de antibióticos que se traduzca mejor en tratamientos con antibióticos humanos. Estos estudios podrían conducir a ensayos clínicos destinados a definir el impacto de antibióticos específicos en el microbioma intestinal. Esta investigación apoyaría el desarrollo de intervenciones terapéuticas no invasivas en el microbioma destinadas a prevenir y tratar el deterioro esquelético.
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