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La secuenciación de los microbiomas antiguos pueden ofrecer claves para entender y controlar las enfermedades crónico degenerativas como la diabetes y la obesidad.

El pasado 12 de mayo fue publicado en la Revista Nature el artículo "Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut", el cual fue realizado con la colaboración del Centro de Diabetes Joslin de la Facultad de Medicina de Harvard, EUA, encabezado por Marsha Wibowo y liderado por Dr. Aleksander Kostic y el Instituto Nacional de Medicina Genómica (INMEGEN)

El pasado 12 de mayo fue publicado en la revista Nature el artículo "Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut" , el cual fue una colaboración entre el Centro de Diabetes Joslin de la Facultad de Medicina de Harvard, EUA, encabezado por Marsha Wibowo y liderado por Dr. Aleksander Kostic y el Instituto Nacional de Medicina Genómica (INMEGEN), de México, encabezado por los Dres. Francisco Barajas, Cecilia Contreras, Humberto García y Angélica Martínez y liderado por la Dra. Lorena Orozco. Además de estos se contó con la colaboración de la Universidad de Montana, la Universidad de Nebraska, el Boston Children's Hospital, el Museo Peabody de Arqueología y Etnología de Harvard.

Existen más bacterias viviendo en nuestro cuerpo que células formando nuestros órganos y tejidos, de hecho estas pueden representar hasta 2 Kg de nuestro peso. Estos microorganismos, conocidos colectivamente como microbioma, juegan un papel importante en nuestra salud. A medida que crece nuestro conocimiento de estas fascinantes interacciones, también crece nuestra capacidad para utilizar este conocimiento a favor de nuestra salud. Este es el primer estudio que logra obtener la secuencia genomica con mayor resolución de microbiomas antiguos a partir de paleoheces.

Los principales hallazgos de esta investigación demostraron la gran pérdida de la diversidad de especies bacterianas en el microbioma intestinal humano a través del tiempo. Esto, como resultado de los cambios culturales, demográficos y sociales que ha experimentado el ser humano durante siglos. Por ejemplo, aquí demostramos que algunas heces antiguas tenían más de 400 mil genes bacterianos diferentes, sin embargo en las muestras modernas de individuos con estilo de vida industralizado, obtenidas de bases de datos de poblaciones de diferentes partes del mundo, sólo se observaron alrededor de la mitad de estos genes. Interesantemente, nuestros resultados también mostraron que la diversidad de los microbiomas obtenidos directamente de individuos indígenas mexicanos y de bases de datos de otros individuos con un estilo de vida tradicional, se encuentra entre las paleoheces y los obtenidos de individuos con estilo de vida industrializado.

Todo ello ha tenido como consecuencia la extinción de muchas especies bacterianas en las poblaciones modernas. Un resultado sobresaliente fue la identificación de 61 especies en las paleoheces, nunca antes descritas en las poblaciones humanas. Cabe señalar que las poblaciones con estilo de vida tradicional aún conservan muchas de ellas.

Un ejemplo de especies perdidas son algunas del género Prevotella relativamente raras en los microbiomas intestinales modernos y que, su ausencia se ha asociado con algunos problemas de salud, como el autismo.

Este trabajo nos permitió trasladarnos al pasado cuando los antibióticos, desinfectantes y las cesáreas no existían y documentar que todo ello ha modificado nuestro microbioma. De hecho, en los microbiomas modernos se encontró ganancia de genes de resistencia a antibióticos así como degradadores de mucina y pérdida de genes involucrados en el metabolismo de carbohidratos como almidón y glicano, además de quitina, encontrados en las paleoheces y parcialmente en las muestras de individuos con dieta tradicional y que refleja la dieta basada en maíz, cactáceas, calabaza, amaranto, huitlacoche, agave e insectos, aún presente en las comunidades indígenas y cuyos restos fueron identificados en los paleoheces.

El genoma de microbiomas antiguos se obtuvo a partir de heces humanas desecadas, conocidas como paleoheces, obtenidas de restos humanos de 2000 a 1000 años, encontrados en cuevas del suroeste árido de Estados Unidos y noroeste de México. La secuencia de los genomas y genes bacterianos antiguos se compararon con microbiomas obtenidos de individuos provenientes de una comunidad indígena que actualmente viven un estilo de vida tradicional en México. Ambos microbiomas también fueron comparadas con otras secuencias disponibles en diferentes bases de datos, y que fueron obtenidas de individuos tanto de sociedades industriales como tradicionales.
El ADN que se extrajo de las paleoheces fue recontruído a partir del ADN fragmentado por el tiempo. Se realizaron varias verificaciones para asegurar que el ADN no provenía de fuentes contaminantes (suelo, agua o reactivos en el laboratorio) o de otros seres vivos. Gracias a este trabajo se logró profundizar en la taxonomía de los microbiomas antiguos e identificar 61 nuevas especies.

Los resultados de este trabajo pusieron en evidencia que nuestro microbioma intestinal ha sufrido cambios hostiles para el ser humano a través del tiempo, lo que podría ser responsable de las enfermedades crónico degenerativas que padecen actualmente las poblaciones modernas. Los cambios culturales, demográficos y sociales han desembocado en el uso indiscriminado de antibióticos y polifarmacia, cesáreas y lactancia materna insuficiente, dietas industrializadas, sedentarismo, el consumo de cultivos con pesticidas, etc.

Todo esto tiene gran relavancia en la salud ya que la alteración del microbioma tiene importantes implicaciones en el desarrollo de enfermedades, como diabetes, obesidad, entidades autoinmunes como la enfermedad de Crohn e incluso el autismo. Además, el microbioma tienen un papel crucial para la regulación de nuestro sistema inmune, la protección contra bacterias patógenas, la producción de vitaminas, entre otras muchas.

Este trabajo ofrece una mayor comprensión de la variabilidad y diversidad conservada en muestras antiguas y sienta las bases para restaurar nuestro microbioma. Se espera que los microbios reconstruidos por el equipo puedan eventualmente usarse para reducir la tasa de afecciones crónicas como la obesidad y sus comorbilidades o las enfermedades autoinmunes.

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