Los genes de tu compañero pueden influir en las bacterias de tu intestino

Un reciente estudio realizado por investigadores del Centro de Regulación Genómica en Barcelona reveló que los genes de los compañeros de habitación pueden influir en las bacterias presentes en el intestino de una persona. Publicado el 18 de diciembre en la revista Nature Communications, el estudio analizó más de cuatro mil ratas y encontró que la composición del microbioma intestinal no solo depende de la genética individual, sino también de la genética de los animales que comparten su espacio.

Los hallazgos sugieren una nueva conexión entre la genética y las interacciones sociales. Se observó que ciertos microbios intestinales pueden trasladarse entre individuos a través del contacto cercano. Aunque los genes permanecen en su lugar, los microbios no. El estudio demostró que algunos genes promueven el crecimiento de bacterias intestinales específicas, las cuales pueden propagarse socialmente.

"Esto no es magia, sino el resultado de influencias genéticas que se transmiten a otros a través del contacto social. Los genes moldean el microbioma intestinal y descubrimos que no son solo nuestros propios genes los que importan", afirmó la doctora Amelie Baud, investigadora del Centro de Regulación Genómica y autora principal del estudio.

Identificación de tres nuevos vínculos entre genes y microbios en ratas

El microbioma intestinal está compuesto por billones de microorganismos que viven en el tracto digestivo, donde desempeñan roles cruciales en la digestión y la salud general. Aunque se sabe que la dieta y los medicamentos influyen en estas comunidades microbianas, comprender cómo contribuye la genética ha sido mucho más complicado.

En humanos, los investigadores han vinculado de manera confiable solo dos genes con las bacterias intestinales. El gen de la lactasa determina si los adultos pueden digerir la leche y afecta a los microbios que digieren la leche. El gen del grupo sanguíneo ABO también influye en las bacterias intestinales, aunque los mecanismos exactos siguen siendo poco claros.

Los científicos creen que existen vínculos adicionales entre genes y microbios, pero demostrarlo es difícil debido a la superposición de factores genéticos y ambientales en la vida cotidiana. Los genes pueden influir en las elecciones dietéticas y de estilo de vida, que a su vez afectan el microbioma intestinal. Al mismo tiempo, las familias y amigos a menudo comparten alimentos, espacios de vida y microbios, lo que dificulta separar la naturaleza de la crianza.

Para superar estos desafíos, los investigadores del Centro de Regulación Genómica y de la Universidad de California en San Diego recurrieron a las ratas. Estos animales comparten muchos aspectos clave de la biología mamífera y pueden criarse en condiciones controladas, incluyendo dietas idénticas.

Cada rata en el estudio era genéticamente única y pertenecía a uno de cuatro grupos separados. Estos grupos se alojaron en diferentes instalaciones en los Estados Unidos y siguieron diferentes rutinas de cuidado, lo que permitió a los investigadores probar si los efectos genéticos se mantenían consistentes en diferentes entornos.

Al combinar datos genéticos con perfiles de microbioma de las 4,000 ratas, el equipo identificó tres regiones genéticas que influían de manera consistente en las bacterias intestinales en todos los grupos.

La asociación más fuerte involucró el gen St6galnac1, que añade moléculas de azúcar al moco que recubre el intestino. Este gen se vinculó a niveles más altos de Paraprevotella, una bacteria que se cree que se alimenta de estos azúcares. Esta conexión apareció en todos los grupos.

Una segunda región genética incluía varios genes de mucina que ayudan a formar la capa protectora de moco del intestino y se asoció con bacterias del grupo Firmicutes. Una tercera región contenía el gen Pip, que produce una molécula antibacteriana, y se vinculó a bacterias de la familia Muribaculaceae, comunes en roedores y también presentes en humanos.

Los genes pueden tener efectos sociales

El gran tamaño del estudio permitió a los investigadores, por primera vez, estimar cuánto del microbioma de una rata estaba moldeado por sus propios genes en comparación con los genes de las ratas con las que vivía.

Un ejemplo familiar de este concepto, conocido como efectos genéticos indirectos, ocurre cuando los genes de una madre influyen en el crecimiento o el sistema inmunológico de su descendencia a través del entorno que proporciona.

En este estudio, las condiciones de vida controladas hicieron posible examinar los efectos genéticos indirectos en un nuevo contexto. Los investigadores desarrollaron un modelo computacional para separar la influencia de los propios genes de una rata sobre sus microbios intestinales de la influencia de sus compañeros sociales.

Descubrieron que la abundancia de algunas bacterias Muribaculaceae estaba moldeada tanto por influencias genéticas directas como indirectas. Esto indica que ciertos efectos genéticos pueden propagarse socialmente a través del intercambio de microbios.

Cuando se añadieron estos efectos sociales a un modelo estadístico, la influencia genética general sobre los tres nuevos vínculos entre genes y microbios identificados aumentó entre cuatro y ocho veces. Los investigadores advierten que esto aún podría subestimar la verdadera extensión de la influencia genética.

"Probablemente solo hemos descubierto la punta del iceberg", dice la doctora Baud. "Estas son las bacterias donde la señal es más fuerte, pero muchas más podrían verse afectadas una vez que tengamos mejores métodos de perfilado del microbioma".

Los hallazgos describen un mecanismo en el que los efectos genéticos de un individuo pueden propagarse a través de grupos sociales mediante microbios intestinales, cambiando la biología de otros sin alterar su ADN.

Si procesos similares ocurren en humanos, y dado que hay evidencia creciente de que el microbioma intestinal juega un papel importante en la salud, las influencias genéticas sobre la salud humana pueden estar subestimadas en grandes estudios poblacionales. Los genes pueden moldear no solo el riesgo de enfermedad de un individuo, sino también el riesgo de enfermedad de las personas que lo rodean.

Implicaciones para la salud humana

Según la doctora Baud, el microbioma se ha vinculado a la función inmunológica, el metabolismo y el comportamiento. Sin embargo, muchas asociaciones reportadas no reflejan necesariamente causa y efecto, y los mecanismos biológicos a menudo son poco claros. Los estudios genéticos utilizando modelos animales en entornos controlados pueden ayudar a avanzar más allá de correlaciones hacia explicaciones comprobables de cómo interactúan los genes y los microbios intestinales en la salud.

Los investigadores señalan que el gen de rata St6galnac1 está funcionalmente relacionado con el gen humano ST6GAL1, que también se ha vinculado a Paraprevotella en estudios anteriores. Esto sugiere que la forma en que los animales recubren su moco intestinal con azúcares puede ayudar a determinar qué microbios prosperan en el sistema digestivo, representando potencialmente un mecanismo compartido entre especies.

El equipo también exploró cómo este mecanismo podría influir en enfermedades infecciosas como el COVID-19. Otros estudios han vinculado ST6GAL1 a infecciones por SARS-CoV-2 en personas vacunadas que aún se infectan. Paraprevotella también ha demostrado desencadenar la descomposición de enzimas digestivas que el virus utiliza para ingresar a las células huésped. Con base en esto, los investigadores hipotetizan que la variación genética en ST6GAL1 podría afectar los niveles de Paraprevotella y, a su vez, la susceptibilidad a infecciones virales.

También sugieren un posible vínculo con la nefropatía por IgA, una enfermedad autoinmune del riñón. Paraprevotella puede alterar la IgA, un anticuerpo que normalmente protege el intestino. Cuando se altera, la IgA puede filtrarse en el torrente sanguíneo y formar grumos que dañan los riñones, lo que es una característica definitoria de la nefropatía por IgA.

Los investigadores planean examinar de cerca cómo St6galnac1 afecta a Paraprevotella en ratas y qué reacciones en cadena desencadena esta relación en el intestino y en todo el cuerpo.

"Estoy obsesionada con esta bacteria ahora. Nuestros resultados están respaldados por datos de cuatro instalaciones independientes, lo que significa que podemos realizar estudios de seguimiento en cualquier nuevo entorno. También son notablemente fuertes en comparación con la mayoría de los vínculos huésped-microbioma. Es una oportunidad única", concluye la doctora Baud.