Las bacterias intestinales, clave para tu salud al detectar nutrientes

El microbioma intestinal, también conocido como flora intestinal, desempeñó un papel vital en la salud humana. Esta vasta y constantemente cambiante comunidad de microorganismos se formó a partir de innumerables intercambios químicos, tanto entre los propios microbios como entre estos y el cuerpo humano. Para que estas interacciones funcionen, las bacterias intestinales debieron detectar los nutrientes y las señales químicas a su alrededor. A pesar de su importancia, los científicos aún conocieron relativamente poco sobre el rango completo de señales que los receptores bacterianos pueden reconocer.

Una pregunta clave permaneció: ¿qué señales químicas son las más relevantes para las bacterias intestinales beneficiosas?

Más allá de los patógenos en la investigación microbiológica

Hasta ahora, gran parte de lo que los científicos comprendieron sobre la percepción bacteriana provino del estudio de organismos modelo, especialmente de las bacterias causantes de enfermedades. Se prestó mucha menos atención a los comensales, los microbios no patógenos o beneficiosos que viven de forma natural en el cuerpo humano. Esta brecha dejó a los investigadores preguntándose qué tipo de información química están detectando realmente estas bacterias útiles en su entorno.

Un equipo de investigación internacional liderado por Victor Sourjik se propuso abordar esa pregunta. El grupo incluyó científicos del Instituto Max Planck para la Microbiología Terrestre, de la Universidad de Ohio y de la Universidad Philipps de Marburgo. Su trabajo se centró en las Clostridia, un grupo de bacterias móviles que se encuentran en gran número en el intestino humano y que son conocidas por apoyar la salud intestinal.

Las bacterias intestinales detectan una amplia gama de nutrientes

Los investigadores hallaron que los receptores del microbioma intestinal humano pueden reconocer una sorprendente variedad de compuestos metabólicos. Estas sustancias incluyen productos de descomposición de carbohidratos, grasas, proteínas, ADN y aminas. A través de un cribado sistemático, el equipo también identificó patrones claros. Diferentes tipos de sensores bacterianos mostraron preferencias distintas por ciertas clases de químicos.

Este hallazgo reveló que las bacterias intestinales no responden de manera aleatoria a su entorno, sino que están ajustadas selectivamente a señales metabólicas específicas.

El lactato y el formiato se destacan como señales clave

Al combinar experimentos de laboratorio con análisis bioinformáticos, los investigadores identificaron múltiples ligandos químicos que se unen a los receptores sensoriales que controlan el movimiento bacteriano. Estos receptores ayudan a las bacterias móviles a detectar nutrientes que son especialmente valiosos para su crecimiento. Los resultados sugirieron que el movimiento de estas bacterias se impulsa principalmente por la búsqueda de alimento.

Entre todos los químicos probados, el ácido láctico (lactato) y el ácido fórmico (formiato) aparecieron con mayor frecuencia como estímulos. Esto sugiere que estos compuestos pueden servir como fuentes de nutrientes especialmente importantes para las bacterias intestinales.

La alimentación cruzada apoya un microbioma saludable

Algunas bacterias intestinales pueden producir lactato y formiato por sí mismas, lo que resalta la importancia de la "alimentación cruzada". En este proceso, una especie bacteriana libera metabolitos que otras especies utilizan como alimento. Este tipo de cooperación ayuda a estabilizar el ecosistema intestinal.

Estas interacciones parecen ser importantes para la salud del microbioma humano, como explica Wenhao Xu, un investigador postdoctoral en el grupo de investigación de Victor Sourjik y primer autor del estudio.

Descubrimiento de nuevos receptores sensoriales

A través de un análisis sistemático de múltiples sensores, el equipo identificó varios grupos previamente desconocidos de dominios sensoriales. Estos sensores recién caracterizados son específicos para lactato, ácidos dicarboxílicos, uracilo (un componente del ARN) y ácidos grasos de cadena corta (AGCC).

Los investigadores también determinaron la estructura cristalina de un sensor dual recién descubierto que responde tanto a uracilo como a acetato. Esto les permitió comprender cómo estas moléculas se unen al sensor a nivel molecular. El sensor pertenece a una gran familia de dominios sensoriales con funciones diversas.

La evolución muestra una flexibilidad notable

Al examinar las relaciones evolutivas entre los sensores de uracilo y dominios sensoriales relacionados, el equipo encontró que la especificidad del ligando puede cambiar con relativa facilidad a lo largo del tiempo. Esta flexibilidad ayuda a explicar cómo las bacterias adaptan sus habilidades sensoriales a medida que cambian sus entornos.

El proyecto de investigación amplió significativamente la comprensión de las habilidades sensoriales de las bacterias intestinales beneficiosas. Según Victor Sourjik, "hasta donde sabemos, este es el primer análisis sistemático de las preferencias sensoriales de bacterias no modelo que colonizan un nicho ecológico específico. De cara al futuro, nuestro enfoque puede aplicarse de manera similar para investigar sistemáticamente las preferencias sensoriales en otros ecosistemas microbianos".

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