Interacciones gen-microbiota contribuyen a la patogénesis de la enfermedad inflamatoria del intestino

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

La interacción entre la composición genética de un individuo y la microbiota residente en el intestino contribuyen a la patogénesis de la enfermedad inflamatoria del intestino. Imagen: Mark Ellisman and Tom Deerinck, National Center for Microscopy and Imaging Research.

La interacción entre la composición genética de un individuo y la microbiota residente en el intestino contribuyen a la patogénesis de la enfermedad inflamatoria del intestino. Imagen: Mark Ellisman and Tom Deerinck, National Center for Microscopy and Imaging Research.

Un estudio de la Universidad de Caltech, recientemente publicado en Science Traslational Medicine acaba de encontrar un mecanismo que explica cómo la interacción entre la composición genética de un individuo y la microbiota residente en el intestino contribuyen a la patogénesis de la enfermedad inflamatoria del intestino.

La enfermedad inflamatoria intestinal incluye diferentes condiciones, como la colitis ulcerosa o la enfermedad de Crohn, caracterizadas por la inflamación crónica del tracto digestivo.  Diferentes estudios han revelado que la microbiota intestinal interviene en el desarrollo de enfermedad inflamatoria intestinal a través de su influencia sobre el sistema inmune, y que su composición está alterada en éstas enfermedades. Igualmente, se han identificado diversas variantes genéticas que confieren susceptibilidad a la enfermedad inflamatoria intestinal, entre ellas varias relacionadas con la regulación de la autofagia. No obstante, hasta el momento, no se había identificado ningún mecanismo o proceso biológico que conectara ambas observaciones.

Los investigadores centraron su trabajo en la especie Bacteroides fragilis, la cual libera moléculas que modulan la acción de las células inmunes del intestino a través de vesículas formadas a partir de su membrana celular externa. En modelos en ratón, estas moléculas pueden proteger de la colitis inducida. A través de diferentes experimentos el equipo encontró que la variación genética en los genes ATG16L1 y NOD2, que participan en la ruta de autofagia y en la detección de peptidoglicano bacteriano en la célula respectivamente, interacciona con el microbioma para promover una respuesta inmune beneficiosa en la mucosa intestinal.  Los investigadores proponen que las vesículas liberadas por las bacterias de la especie Bacteroides fragilis activan una ruta de autofagia mediada por ATG16L1 y NOD2 en las células dendríticas de la mucosa intestinal  y esto lleva a que los linfocitos T del intestino protejan frente a la colitis.

“En este estudio teníamos curiosidad por ver si algunos de los genes importantes para detectar bacterias patogénicas podrían ser importantes en la detección de bacterias beneficiosas para promover la salud inmune,” indica Hiutung CHu, primera autora del trabajo. “Típicamente las señales de estos microbios beneficiosos promueven respuestas antiinflamatorias que disminuyen la inflamación en el intestino.”

Mutaciones en los genes como ATG16L1 y NOD2 que participan en la detección de bacterias patogénicas, también alteran la respuesta frente a las bacterias beneficiosas Imagen: E. coli. National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIH).

Mutaciones en  genes como ATG16L1 y NOD2 que participan en la detección de bacterias patogénicas, también alteran la respuesta frente a las bacterias beneficiosas Imagen: E. coli. National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIH).

Los investigadores señalan que las mutaciones en los genes como ATG16L1 y NOD2 que participan en la detección de bacterias patogénicas, también alteran la respuesta frente a las bacterias beneficiosas como Bacteroides fragilis. El equipo plantea que la presencia de mutaciones o variantes de riesgo en ambos genes, altera las rutas de procesado de antígenos y la señalización entre las células dendríticas y los linfocitos T, lo que lleva a una respuesta hiperinflamatoria.

Los resultados del trabajo muestran que algunas bacterias beneficiosas del intestino humano utilizan rutas moleculares utilizadas normalmente por las células humanas para detectar y detener bacterias para enviar señales beneficiosas y promover la salud del sistema inmune. Además, plantean que la relación entre genoma y microbioma podría ser utilizada para diseñar y mejorar los productos probióticos. “Nuestro trabajo previo sugiere la utilización de Bacteroides Fragilis como tratamiento probiótico para ciertos desórdenes,” comenta Mazmanian. “Lo que este nuevo estudio sugiere es que hay ciertas poblaciones que no se beneficiarían de este tratamiento porque tienen una predisposición genética. “

Referencia: Chu H, et al. Gene-microbiota interactions contribute to the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Science. 2016 May 27;352(6289):1116-20. doi: 10.1126/science.aad9948.

Fuente: When Beneficial Bacteria Knock But No One is Home. http://www.caltech.edu/news/when-beneficial-bacteria-knock-no-one-home-50659

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