Los ratones alimentados con una dieta rica en vegetales son menos susceptibles a infecciones gastrointestinales (GI) por un patógeno como el que actualmente se está investigando por un brote generalizado de E. coli, vinculado a la lechuga romana, informan investigadores de la UT Southwestern.
La E.coli
Una cepa de E. coli conocida como EHEC, que causa inflamación debilitante y potencialmente mortal en el colon, con síntomas como diarrea con sangre y vómito, está involucrada en varios brotes transmitidos por alimentos en todo el mundo cada año.
«Ha habido muchos rumores acerca de si una dieta basada en vegetales es mejor para la salud intestinal que una dieta occidental típica, que es más alta en aceites y proteínas, pero relativamente baja en frutas y verduras», dice Vanessa Sperandio, Ph.D. , profesora de microbiología y bioquímica en la UT Southwestern. «Así que decidimos poner esto a prueba».
El estudio
Su estudio en un modelo de ratones de EHEC se publica esta semana en Nature Microbiology.
«Las dietas ricas en vegetales son altas en pectina, una sustancia similar a un gel que se encuentra en muchas frutas y verduras. La microbiota intestinal transforma la pectina en ácido galacturónico, el cual observamos que puede inhibir la virulencia de la EHEC», agrega Sperandio.
«Esto es relevante para la salud pública porque los brotes de EHEC conducen a una colitis hemorrágica, que es debilitante y a veces causa la muerte, particularmente en personas muy jóvenes y ancianos», dice Sperandio.
Los patógenos intestinales como la EHEC perciben la compleja química dentro del tracto gastrointestinal para competir con la microbiota residente en el intestino y establecer así un punto de apoyo, dice Sperandio. Durante siglos, los patógenos han desarrollado diferentes estrategias para competir contra los llamados microbios buenos o comensales que normalmente recubren el intestino.
Esos microbios comensales incluyen cepas inofensivas de E. coli que viven en el colon de humanos y otros mamíferos, donde ayudan al proceso de digestión normal del huésped, agrega Sperandio. La palabra comensal significa «comer en la misma mesa» y eso es lo que hacen las bacterias simbióticas que componen la microbiota intestinal.
Sperandio explica que las bacterias comensales que recubren el intestino presentan una barrera significativa para los patógenos intestinales. La EHEC y otros microbios gramnegativos similares superan esa barrera mediante la implementación de un sistema de secreción llamado T3SS.
El T3SS actúa como una jeringa molecular para inyectar una mezcla de proteínas virulentas en las células que recubren el colon del huésped, desencadenando inflamación y síntomas de infección. Como los ratones no se ven afectados por la EHEC, los investigadores usan un patógeno similar, el Citrobacter rodentium, en estudios con ratones, explica Sperandio.
Hallazgos
«Nuestro estudio encontró, primero, que la E. coli buena y las patógenas como EHEC usan diferentes azúcares como nutrientes», dice, y agrega que los dos tipos de E. coli pueden haber evolucionado para evitar competir por las mismas fuentes de energía. «En segundo lugar, encontramos que la pectina en la dieta protege contra la vía que el EHEC patógeno utiliza para volverse más virulenta».
Otro tipo de bacteria intestinal comensal descompone la pectina de las frutas y verduras, creando ácido galacturónico, un ácido de azúcar que la EHEC y la C. rodentium usan de dos maneras. Inicialmente, el patógeno usa ese ácido de azúcar como fuente de energía para expandirse en el intestino, dice Sperandio.
«Una vez que el ácido del azúcar se agota, el patógeno cambia su estrategia de supervivencia, casi como el accionar de un interruptor», dice Sperandio. En lugar de utilizar el ácido galacturónico como alimento, las bacterias infecciosas lo emplean en una vía de señalización que aumenta la virulencia de la EHEC y de bacterias similares, utilizando el T3SS como una jeringa.
En el estudio, los ratones alimentados con pectina durante aproximadamente una semana resistieron la infección. Al comparar el colon de seis ratones alimentados con 5% de pectina extra de cáscara de cítricos, con cuatro ratones que llevaban una dieta normal, los investigadores encontraron una tasa de infección mucho menor en los ratones que comían pectina, dice Sperandio.
La cantidad de bacterias en el intestino de los ratones se midió mediante controles diarios de heces y mediante el análisis de la cantidad de bacterias en una bolsa que se encuentra en la unión de los intestinos delgado y grueso, llamado ciego, al final del experimento.
Los investigadores encontraron que los ratones a los que se daba la comida enriquecida con pectina tenían alrededor de 10,000 bacterias en el ciego, en comparación con 1 millón de bacterias en ratones que llevaban una dieta normal. El grupo de pectina también presentó menos síntomas, dice Sperandio, y agregó que un nivel de pectina del 5 por ciento parece evitar que el patógeno active su repertorio de virulencia.
El futuro
Sperandio enfatiza que la investigación es un paso en un viaje hacia la definición de los mecanismos moleculares que rigen la manera en que las especies comensales en el intestino impactan la virulencia de los patógenos intestinales.
«Esto aún no se puede trasladar a los humanos. Esperamos que una mejor comprensión de la manera en que se desarrolla la enfermedad intestinal conduzca a estrategias para reducir la incidencia, o al menos, los síntomas causados por estos patógenos gramnegativos, posiblemente a través de nuevas vacunas o medicamentos», dice Sperandio.
Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191223122851.htm
Fecha: 23 de diciembre de 2019
Fuente: Centro Médico de la UT Southwestern
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por el Centro Médico de la UT Southwestern. Nota: el contenido podría haber sido editado en estilo y extensión.
Referencia de la publicación:
Angel G. Jimenez, Melissa Ellermann, Wade Abbott, Vanessa Sperandio. Diet-derived galacturonic acid regulates virulence and intestinal colonization in enterohaemorrhagic Escherichia coli and Citrobacter rodentium (El ácido galacturónico de la dieta regula la virulencia y la colonización intestinal en la Escherichia coli enterohemorrágica y en la Citrobacter rodentium). Nature Microbiology, 2019; DOI: 10.1038/s41564-019-0641-0
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
