Cómo afectan nuestros genes al microbioma del intestino

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Bacteria del género Streptococcus. Imagen: National Institute of Allergy and Infectuous Diseases, EEUU)

El microbioma intestinal participa en diferentes funciones vitales para el ser humano e influye en la salud. Imagen: National Institute of Allergy and Infectuous Diseases, EEUU)

Miles de bacterias y otros microorganismos habitan en nuestros intestinos. Estos microscópicos huéspedes son adquiridos a partir del nacimiento: inicialmente durante el parto y lactancia; después, durante el resto de la vida, a partir del contacto con agua, alimentos y otras personas. El microbioma intestinal participa en diversas funciones vitales para el ser humano, por lo que tiene un papel crítico en nuestra salud. Su alteración, por otra parte, está relacionada con el desarrollo de enfermedades.

Factores ambientales, como la medicación o la dieta pueden afectar a la composición del microbioma, la proporción de cada especie microbiana en el intestino. Además, estudios en gemelos y en ratón, señalan que la composición genética humana puede influir también en el microbioma. No obstante, este efecto no había sido evaluado hasta ahora.

Dos recientes estudios, publicados en Nature Genetics han analizado el genoma humano con el objetivo de buscar la variación genética que tenga un efecto sobre la microbiota intestinal.

En uno de los trabajos, dirigido por investigadores de la Universidad de Toronto, el equipo analizó en total el genoma de más de 1.500 personas sanas y evaluó la composición de poblaciones bacterianas del intestino a partir de muestras de heces.  Los resultados del trabajo señalan que factores genéticos procedentes del hospedador humano, influyen en la composición de la microbiota. Los investigadores determinaron que aproximadamente un tercio de los grupos bacterianos son heredables e identificaron hasta 58 regiones genómicas asociadas a los grupos bacterianos. De estas regiones obtenidas del análisis inicial de 1.000 de las personas, pudieron replicar 4 de ellas en una segunda muestra de cerca de 500 personas. Entre estas regiones se encuentra la que contiene al gen UBER, componente de una proteína ubiquitina ligasa que participa en un proceso relacionado con varios aspectos de la respuesta inmunitaria. Los investigadores plantean que la variación en este locus podría inducir una modificación de la respuesta inmunitaria y de este modo afectar a la abundancia de algunas poblaciones bacterianas en el intestino.

Los resultados del trabajo abren nuevas vías de estudio sobre la influencia de nuestro genoma sobre nuestro microbioma y viceversa, además de ofrecer nuevas posibilidades para el diseño de terapias destinadas a restablecer la microbiota intestinal en las enfermedades inflamatorias del intestino.

“Como especialista en enfermedades inflamatorias del intestino he visto un patrón consistente de heredabilidad en esta enfermedad devastadora,” señala Ken Croitoru, profesor de medicina en la Universidad de Toronto y director deltrabajo. ”Este estudio sienta el contexto en el que definir cómo nuestro componente genético y su relación con nuestro microbioma intestinal podrían explicar la enfermedad. El desafío que tenemos por delante es explorar el impacto de esa relación genética y cómo podemos utilizar la nueva información para prevenir y tratar la enfermedad.”

Genes y microbioma: Dos trabajos identifican relaciones entre la variación genética humana y el microbioma del intestino. Imagen: Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health.

Dos trabajos identifican relaciones entre la variación genética humana y el microbioma del intestino. Imagen: Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health.

 

En el otro trabajo, dirigido por la Universidad de Groninga, en los Países Bajos, los investigadores también analizaron en paralelo el genoma de más de 1.500 personas y la composición microbiana de sus intestinos (a través del análisis metagenómico de sus heces) con dos objetivos.  En un primer paso, los investigadores identificaron 9 regiones genómicas asociadas a la composición microbiana y 33 regiones genómicas relacionadas con rutas de señalización microbiana. A continuación, el equipo analizó el efecto de genes y variantes genéticas relacionados con rasgos como las enfermedades complejas, la respuesta inmunitaria adaptativa o las preferencias alimenticias, respecto a la composición bacteriana del intestino.

Entre otros resultados, los investigadores encontraron, por ejemplo, que las personas que no producen lactasa funcional (enzima básica para el metabolismo de la lactosa de la leche) ingieren la misma cantidad de leche que personas con niveles elevados de lactosa. No obstante, la cantidad de bacterias del género Bifidobacterium es diferente y aquellos que no producen lactasa tienen más bifidobacterias, que pueden también degradar lactosa. Este es un ejemplo de cómo el microbioma y la composición genética pueden interaccionar para modelar las tolerancias y por tanto, las preferencias alimenticias. “Quizás las bacterias aseguran que estas personas puedan digerir la leche correctamente,” señala Alexandra Zhernakova, directora del trabajo. “Cuánto más productos lácteos utilizan, más bifidobacterias tienen en sus intestinos. Estas personas probablemente pueden continuar bebiendo leche, al menos si ello no causa síntomas.”

Los autores del trabajo señalan que identificar las relaciones entre la variación genética humana y el microbioma del intestino podría resultar de gran utilidad para determinar el papel del microbioma en las enfermedades complejas, así como para plantear terapias que ajusten la composición del microbioma hacia un estado de salud.

“Este tipo de trabajo también nos ayuda a proporcionar consejo sobre salud a las personas,” señala Marc John Bonder, primer autor de uno de los trabajos. “Por ejemplo, qué podemos hacer para la gente con intolerancia a la lactasa.”

Referencias:

Bonder MJ, et al. The effect of host genetics on the gut microbiome. Nat Genet. 2016 Oct 3. doi: http://dx.doi.org/10.1038/ng.3663

Turpin W, et al. Association of host genome with intestinal microbial composition in a large healthy cohort. Nat Genet. 2016 Oct 3. doi: http://dx.doi.org/10.1038/ng.3693

Fuentes:

Gut feelings: family history influences what’s in our intestines, U of T research shows. https://www.utoronto.ca/news/gut-feelings-family-history-influences-what-s-our-intestines-u-t-research-shows

Onze genen beïnvloeden bacteriën in de darm. http://www.rug.nl/news/2016/10/onze-genen-beinvloeden-bacterien-in-de-darm

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