Identifican cambios en el microbioma intestinal tras una lesión medular
Utilizando la secuenciación metagenómica, los investigadores han detectado que se producen cambios en las poblaciones de bacterias y virus en el organismo después de las lesiones de la médula espinal, en investigaciones con ratones.
Los nuevos conjuntos de datos metagenómicos, presentados en la revista 'mSystems', una revista de acceso abierto de la Sociedad Americana de Microbiología, proporcionan nueva información sobre la taxonomía y la función de diversos microbios, incluidos los virus. Esta información puede ayudar a predecir mejor cómo los cambios inducidos por la lesión medular en el microbioma influyen en los resultados sistémicos y neurológicos tras una lesión medular traumática.
"Este es el primer estudio que ha aplicado la metagenómica para caracterizar la disbiosis intestinal tras una lesión medular", resalta el investigador principal del estudio, Phillip Popovich, doctor, profesor y presidente del Departamento de Neurociencia y director ejecutivo del Centro Belford para la Lesión Medular de la Universidad Estatal de Ohio (OSU), en Estados Unidos.
"Mucha gente está interesada en comprender el microbioma intestinal debido a su potencial impacto en una serie de comorbilidades que afectan a las personas con lesión medular, incluyendo enfermedades metabólicas, disfunción cardiovascular, disminución de la función inmune, fatiga y problemas de salud mental --prosigue--. Hay mucha literatura en otros campos que implican al microbioma intestinal en la aparición o progresión de estas comorbilidades".
"Pudimos demostrar los efectos dependientes de la lesión de la médula espinal en una serie de bacterias y virus diferentes: algunos aumentan, otros disminuyen y otros prácticamente se agotan por la lesión", destaca Matthew Sullivan, doctor, profesor del Departamento de Microbiología y director fundador del Centro de Ciencia del Microbioma de la OSU y coautor del estudio.
"Y gracias a que utilizamos la metagenómica y la viromica de vanguardia con resolución del genoma, pudimos hacer algo más que determinar cómo la lesión de la médula espinal afecta al número y la composición de las bacterias intestinales --continúa--. Para eso sirven las técnicas de secuenciación de genes como la secuenciación del ARNr 16s. En comparación, la secuenciación metagenómica nos permite evaluar simultáneamente cómo la lesión de la médula espinal afecta a las bacterias, arqueas, hongos y virus y, a continuación, empezar a predecir las consecuencias funcionales asociadas a estos cambios en el ecosistema microbiano del intestino".
La aplicación de la metagenómica al estudio del microbioma de los mamíferos es todavía un enfoque relativamente nuevo, pero estas técnicas se utilizan desde hace tiempo para comprender la diversidad microbiana en los océanos. De hecho, el doctor Sullivan ha utilizado estas técnicas para determinar el impacto que los virus encontrados en el océano tienen en la biogeoquímica global.
En el nuevo estudio, los investigadores realizaron lesiones medulares en la 4ª vértebra torácica (T4) o en la 10ª vértebra torácica (T10) en ratones y luego compararon sus resultados con los de ratones que recibieron lesiones simuladas (es decir, cirugías espinales sin lesiones medulares).
Recogieron muestras fecales al inicio y tres semanas después de la lesión (o la cirugía) y luego realizaron análisis metagenómicos. Los investigadores descubrieron que, tras la lesión de la médula espinal, la abundancia relativa de varias bacterias beneficiosas disminuía, mientras que las bacterias potencialmente patógenas aumentaban.
También descubrieron que, desde el punto de vista funcional, los genes microbianos que codifican proteínas para la biosíntesis del triptófano, la vitamina B6 y el folato, vías esenciales para el funcionamiento del sistema nervioso central, se reducían tras la lesión medular. Los virus de huéspedes bacterianos beneficiosos disminuyeron, mientras que los virus de huéspedes bacterianos patógenos aumentaron tras la lesión medular.
"Las lesiones de la médula espinal se producen en diferentes niveles de la médula espinal, y el nivel en el que se produce una lesión tendrá efectos distintos en el intestino y el microbioma", señala el doctor. De hecho, los investigadores descubrieron que, aunque los microbiomas y los viomas se modificaban en todos los ratones con lesiones medulares, algunos de estos cambios se potenciaban notablemente en los ratones con lesiones medulares de mayor nivel.
Aunque se trata de un estudio piloto y aún no se ha realizado en humanos, los resultados proporcionan los primeros pasos para el desarrollo de terapias y tratamientos. Por ejemplo, el 'Lactobacillus johnsonii', que estaba disminuido en los ratones después de una lesión medular, era una fuente primaria de lactocepina, que es una proteasa bacteriana antiinflamatoria esencial para una función inmunitaria adecuada.
Así pues, la sustitución del 'Lactobacillus johnsonii' mediante probióticos hechos a medida podría ayudar a potenciar las respuestas inmunitarias y revertir las complicaciones infecciosas que afectan a las personas con lesiones medulares.
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