En un estudio reciente publicado en Huésped celular y microbio, los investigadores destacaron el papel de los lípidos, especialmente los lípidos derivados de bacterias en el microbioma intestinal, en la fisiología de los mamíferos en el contexto de la inmunidad y el metabolismo. Las especies de hongos comensales también producen metabolitos de lípidos.
Esta revisión seleccionó la literatura publicada más reciente que desafía las viejas teorías de cómo el microbioma intestinal y el huésped interactúan como un todo. Siguieron la clasificación convencional de lípidos, una clase excluyente de biomoléculas que abarca ácidos grasos de cadena alquílica y sus derivados que se encuentran en la bicapa de la membrana bacteriana.
La cantidad y los tipos de lípidos que consumen los humanos se han alterado drásticamente en los últimos 50 a 100 años. Por lo tanto, los autores también abordaron cómo las interacciones mediadas por lípidos podrían ayudar a racionalizar el aumento drástico de enfermedades inflamatorias y autoinmunes, ya que el microbioma intestinal desempeña un papel crucial en la patogénesis de estas enfermedades.
Finalmente, destacaron la necesidad de seguir trabajando en este campo de la biología poco estudiado pero fascinante.
Fondo
Investigaciones anteriores encontraron que los lípidos desempeñaban principalmente funciones estructurales. por ejemplo, en la membrana celular. Además, fueron cruciales para la fisiología microbiana y las interacciones microbio-microbio. Sin embargo, estudios recientes han discernido una variedad desconcertante de estructuras y funciones de lípidos, que pueden afectar la fisiología del huésped en la salud y la enfermedad.
Lípidos, su biosíntesis y transformación por el microbioma intestinal
Los microbios intestinales comensales sintetizan lípidos a través de la biosíntesis de novo y descomponen los lípidos de la dieta para generar metabolitos secundarios. Estos metabolitos afectan la salud del huésped a través de su reconocimiento por parte del sistema inmunitario, lo que influye en numerosas vías metabólicas.
Aunque gran parte del contenido metabólico del microbioma intestinal (peso seco) comprende lípidos, Escherichia coli ha sido la fuente de toda la información sobre la biosíntesis de lípidos bacterianos intestinales. Con los avances en los enfoques de aprendizaje automático y computacional, los investigadores podrían tener un método más escalable de identificación de lípidos de otras especies de microbiomas intestinales, por ejemplo, Bacteroidetes, Firmicutes, Verrucomicrobia y Actinobacteria.
Los lípidos comunes en las membranas bacterianas incluyen fosfolípidos, glicerolípidos y sacarolípidos, como los lipopolisacáridos (LPS). Sin embargo, algunos lípidos son característicos de especies bacterianas específicas. Por ejemplo, comensal Bacteroidetes Las cepas sintetizan esfingolípidos, como la dihidroceramida (DHCer). Asimismo, algunas especies de bacterias intestinales anaerobias y Bacteroidetes y Firmicutes Las especies de phyla sintetizan plasmalógenos. Además, algunas bacterias (p. ej., Flavobacteria cepas) sintetizan sulfolípidos.
Cada clase de lípidos confiere características y funciones estructurales únicas a la membrana bacteriana. Algunos lípidos también funcionan como moléculas de señalización detectadas por diferentes receptores del huésped, por ejemplo, receptores de lectina de tipo C (CLR). Por ejemplo, los humanos reciben esfingolípidos exógenos a través de la leche materna, un determinante importante del desarrollo del cerebro y la inmunidad en las últimas etapas de la vida.
De manera similar, el microbioma intestinal transforma el colesterol dietético. Bacteroides colesterol sulfonato utilizando un grupo de genes que alberga la enzima sulfotransferasa. Los estudios han demostrado una disminución en este grupo de genes específicos durante la inflamación intestinal. Dado que las funciones biológicas de los metabolitos del colesterol sulfatado del microbioma no se comprenden por completo, representan un área interesante para futuras investigaciones. Además, el metagenoma intestinal podría explicar de manera más confiable el colesterol, los derivados del colesterol y los paneles de lípidos en sangre de un individuo, los indicadores de salud metabólica más utilizados.
Conclusiones
Los seres humanos consumen lípidos a través de los alimentos durante toda su vida. Las células eucariotas pueden sintetizar la mayoría de los lípidos excepto los ácidos linoleico y alfa-linolénico, precursores de los ácidos grasos omega-3 y omega-6. Por lo tanto, los lípidos de la dieta tienen varios beneficios para la salud, por ejemplo, la regeneración celular, la estabilidad de la membrana y el mantenimiento de las vías metabólicas.
Sin embargo, los estudios aún no han descifrado los lípidos generados por las enzimas del microbioma intestinal y explicado su impacto en la inflamación sistémica. Además del intestino, el metabolismo de los lípidos del microbioma puede afectar la inflamación crónica en el cerebro, lo que puede dar lugar a muchas enfermedades neurodegenerativas. Los investigadores están cada vez más interesados en explorar si la enfermedad de Parkinson comienza en el intestino.
Dado que el cerebro humano también es rico en esfingolípidos y plasmalógenos, dos productos microbianos intestinales, los estudios futuros también deberían evaluar qué lípidos derivados de microbios afectan el eje intestino-cerebro. Otra área que vale la pena explorar es cómo el metabolismo de los lípidos impulsado por el microbioma intestinal es un determinante crítico de la salud y las enfermedades humanas. Los estudios preliminares de perfiles metabolómicos han revelado que el suero de humanos sanos tiene miles de metabolitos derivados de bacterias, muchos de los cuales son posiblemente lípidos.
Los esfuerzos futuros deberían centrarse en purificar los metabolitos del microbioma y ejecutarlos para el análisis de espectrometría de masas en tándem para generar bases de datos compartidas. Estos datos podrían informar estrategias para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de varias enfermedades humanas como respuesta a los lípidos en el cuerpo humano y podrían ayudar a mejorar los resultados clínicos. Los individuos también podrían someterse a un perfil metabolómico y genético profundo para vincular las firmas metabólicas con las poblaciones de microbiomas.
Además, los científicos deberían trabajar en el desarrollo de un catálogo de perfiles de lípidos para microbios que se correlacionen con la salud y la enfermedad. Comprender las interacciones lípido-microbios y huésped-microbio y la manipulación genética de las enzimas microbianas que median en el metabolismo de los lípidos también resultaría útil, especialmente para taxones bacterianos importantes para la salud humana, por ejemplo, Lachnospiraceae y bifidobacterias presiones.
Además, existe una necesidad urgente de comprender la secreción y el suministro de lípidos mediados por vesículas de membrana externa (OMV). Podría ayudar a desarrollar resistencia a virus u otras invasiones patógenas. Los investigadores enfatizaron considerar las huellas dactilares de lípidos únicas de los microbios intestinales en futuros estudios que evalúen la salud y la enfermedad humanas.
