Las diferencias genéticas en el sistema inmunológico determinan el microbioma

Una nueva investigación llevada a cabo por la Universidad de Chicago muestra cómo las diferencias genéticas en el sistema inmune influyen en las bacterias que colonizan el sistema digestivo.

Bacterias del intestino
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En la investigación se usaron ratones gnotobiológicos o libres de gérmenes que se crían para que, desde su nacimiento, no posean ninguna bacteria en el organismo y actúen como pizarras en blanco en las que poder observar qué sucede cuando son colonizados por bacterias. Pues bien, tras poblar el organismo de estos roedores con microbios de ratones criados de manera convencional , lo que se vio fue que, aunque la composición de la entrada microbiana determinó en gran medida el microbioma de los ratones receptores, las diferencias genéticas entre las cepas de ratones también.

"Cuando la entrada es estandarizada, se pueden comparar ratones de diferentes cepas genéticas y ver lo que esta genética hace al microbioma en ratones receptores", dijo Alexander Chervonsky, autor principal del nuevo estudio publicado en Cell Reports y Presidente del Comité de Inmunología de la Universidad de Chicago. "Esta aproximación nos permitió saber si había una influencia genética, y de hecho la hay. Entonces, la siguiente pregunta era: "¿Qué mecanismos están involucrados?"

La investigación del microbioma

Uno de los retos a los que se enfrentaron los investigadores del microbioma es que puede ser difícil comparar los resultados de los experimentos debido a los "efectos heredados". Cuando los científicos transfieren microbios de un ratón a otro, el resultado viene determinado en gran medida por el microbioma del animal fuente, qué tipo de alimento come, dónde vive... Por lo que incluso si investigadores en dos laboratorios diferentes usan exactamente la misma raza de ratones con los mismos antecedentes genéticos, verán dos imágenes diferentes cuando analicen el microbioma de los receptores. "La entrada define la salida", dijo Chervonsky.

Para superar esto, Chervonsky y la microbióloga Tatyana Golovkina, coautora del estudio, transfirieron microbios de un ratón criado de manera convencional a muchos roedores genéticamente idénticos y gnotobiológicos. Los investigadores repitieron la operación muchas veces transfiriendo microbios de un solo ratón a muchos receptores, algunos con antecedentes genéticos similares y otros con pequeñas diferencias en sus sistemas inmunológicos. Más tarde trabajaron con el patólogo Aly A. Khan y con el microbiólogo del Laboratorio Nacional Argonne, Dionysios Antonopoulos, para analizar las secuencias del genoma de los microbios resultantes en los ratones receptores y sus crías y comparar los efectos de diferentes genes del sistema inmunológico.

Los animales tienen dos tipos primarios de inmunidad: la inmunidad innata, que utiliza mecanismos estándar y cableados para defenderse de los patógenos, y la inmunidad adaptativa que "aprende" a medida que se encuentra con diferentes patógenos y utiliza células T y células B para dirigirse a sus receptores únicos. Algunos de los ratones de Chervonsky y Golovkina utilizados en los experimentos eran genéticamente iguales, excepto por las diferencias en parte del genoma llamado locus de histocompatibilidad mayor (MHC), que determina la inmunidad adaptativa.

Cuando examinaron cómo estos diferentes mecanismos inmunitarios dieron forma a los microbiomas de los ratones receptores, los investigadores vieron que mientras que la inmunidad adaptativa tenía algún efecto sobre ciertas cepas de bacterias, en general los efectos no fueron dramáticos. En algunos casos, las bacterias incluso se aprovecharon de la respuesta inmune adaptativa para prosperar. En cambio, la mayoría de las diferencias que vieron podrían atribuirse a genes polimórficos innatos, o a diferentes variaciones de genes en el MHC.

"La manipulación del sistema adaptativo conduce a algunos cambios, pero para nuestra sorpresa, no fueron dramáticos", dijo Chervonsky. "La gran mayoría de los mecanismos que determinan las diferencias en el resultado son aquellos que son polimórficos pero no forman parte de la respuesta inmune adaptativa."

Golovkina dijo que espera que este trabajo sirva de ejemplo para estandarizar los estudios microbianos. La instalación gnotobiótica es un componente clave de la investigación en curso sobre el sistema inmunológico, la genética y el microbioma bajo el paraguas del Instituto de la Familia Duchossois en la Universidad de Chicago. Usando herramientas estándar como ratones libres de gérmenes para controlar cuidadosamente las condiciones de los experimentos, los investigadores pueden basarse en trabajos anteriores en lugar de realizar experimentos únicos e independientes.

"Hay estándares en muchos tipos diferentes de investigación, pero son casi inexistentes en la investigación de microbios", aseguró Golovkina. "Estamos tratando de establecer un estándar de análisis para estas preguntas sobre cómo comparar las diferencias en la composición microbiana."

 

Referencia: "Polymorphic immune mechanisms regulate commensal repertoire," was supported by the National Institutes of Health, the Department of Defense and the National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. Additional authors include Leonid Yurkovetskiy (currently at the University of Massachusetts), Joseph Pickard (currently at the University of Michigan), Kelly O'Grady and Renée de Pooter from the University of Chicago.

Mar Aguilar

Mar Aguilar

Me hubiera gustado ser médica pero le tengo terror a la sangre. Por eso, escribir sobre salud no me parece mal plan. También me interesa la nutrición. Disfruto viendo vídeos de YouTube con guiris preparando comida saludable y me encantan los animales.

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