Describen por primera vez el metabolismo de la microbiota intestinal en el primer año de vida

Un equipo de investigación con participación del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio) de la Universitat de València, junto con FISABIO y CIBERESP, ha realizado el primer estudio metatranscriptómico de la microbiota intestinal de bebés, el cual ha permitido desvelar el metabolismo de la comunidad bacteriana intestinal durante el primer año de vida, con un nivel de detalle desconocido hasta el momento.

En este trabajo también han participado investigadoras e investigadores de la Unidad Mixta en Genómica y Salud de la Fundación para el Fomento de la Investigación Sanitaria y Biomédica de la Comunitat Valenciana (FISABIO) y del Consorcio de Investigación Biomédica en Red de Epidemiología y Salud Pública (CIBERESP), dependiente del Instituto de Salud Carlos III.

El entorno es muy importante en los primeros años de vida, tanto para el bebé como para las bacterias de su microbiota intestinal. Bacterias y humanos coexisten en una simbiosis armoniosa: las personas comparten con ellas el alimento que ingieren, el cual les ayuda a metabolizar (el 10% de la energía obtenida de los alimentos es como consecuencia de la acción bacteriana). Además, las bacterias influyen en el desarrollo de los sistemas inmunológico y nervioso.

Así, el estudio ha examinado la expresión de todos los genes bacterianos que forman parte de la flora intestinal del bebé a partir de muestras fecales obtenidas en 4 puntos temporales a lo largo del primer año de vida: 7 días después de nacer y a los 3, 7 y 12 meses de edad. También se realizó el análisis sobre muestras de las madres obtenidas una semana antes del parto y un año después.

"En este estudio hemos explorado cómo influye el entorno sobre la expresión génica de la comunidad de bacterias del intestino del bebé, en particular el tipo de dieta (que cambia drásticamente durante el primer año de vida principalmente con la introducción del alimento sólido)", explica María José Gosalbes, investigadora CIBEResp en FISABIO y primera autora del estudio.

"Para las bacterias del intestino –añade la investigadora– no es lo mismo alimentarse de los carbohidratos de los cereales de una papilla que de la leche materna humana. En un caso y otro, las rutas bioquímicas del metabolismo son diferentes y eso requiere la expresión de genes diferentes."

"Analizando cuáles son esos genes que se expresan, hemos podido conocer en qué estado funcional se encuentran las bacterias intestinales: de qué se alimentan, si están creciendo, etc.", aclara Pilar Francino, investigadora principal del estudio y jefa del Área de Genómica y Salud de FISABIO.

El hallazgo más sorprendente del estudio son los indicios de actividad de bacterias que producen butirato en el intestino del bebé antes de que la dieta sólida sea introducida. Este ácido graso con propiedades antiinflamatorias y que sirve de alimento a las células de la pared intestinal es de reconocida importancia para la salud en adultos, pero hasta ahora se pensaba que no era tan relevante en bebés.

Lo curioso es que, en los adultos, las bacterias sintetizan el butirato a partir de la fibra y otros carbohidratos complejos ingeridos en la dieta que no se encuentran en la leche materna. Estudios posteriores tendrán que dilucidar qué sustratos están utilizando las bacterias para producir butirato en los lactantes y si este compuesto tiene las mismas funciones en los bebés y en los adultos.

Metatranscriptómica de bacterias

En este estudio se ha utilizado una técnica ómica, la metatranscriptómica, que consiste en el análisis global de los genes que se están expresando en una comunidad bacteriana. Según el estado funcional o los estímulos ambientales, las bacterias expresan unos genes u otros; de ahí que la metatranscritómica proporcione información esencial sobre la capacidad funcional de las bacterias intestinales en cada momento.

Por su dificultad técnica, pocos laboratorios en el mundo son capaces de realizar análisis de metatranscriptómica del microbioma humano. Sin embargo, estos estudios son necesarios para comprender de forma completa la biología microbiana. "El gran reto para el futuro es integrar todos los datos: la genómica, la metatranscriptómica, etc.", apunta Francino.