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Rastrean cómo los nutrientes de la leche materna dan forma al microbioma infantil | Cornell University

1 septiembre – 2020 – Cornell University

Un nuevo estudio en ratones ayuda a explicar por qué los microbiomas intestinales de los bebés alimentados con leche materna pueden diferir mucho de los de los bebés alimentados con fórmula.

El estudio, “La esfinganina dietética es asimilada selectivamente por los miembros del microbioma intestinal de los mamíferos”, se publicó en julio en la revista Journal of Lipid Research.

El documento describe una técnica innovadora desarrollada en Cornell para rastrear el destino de los metabolitos (nutrientes formados o necesarios para el metabolismo) a través del tracto digestivo de un ratón e identificar cómo interactúan con microbios intestinales específicos.

“Creemos que los métodos se pueden expandir a muchos sistemas de microbiomas diferentes”, dijo la autora principal Elizabeth Johnson, profesora asistente de ciencias nutricionales en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. Señaló que los investigadores que investigan los efectos de una dieta alta en grasas versus una dieta baja en grasas, o una dieta cetogénica, podrían usar la técnica para rastrear los metabolitos.

La metodología podría revelar cómo metabolitos específicos promueven bacterias específicas. Esto podría permitir a los nutricionistas prescribir que los pacientes ingieran alimentos que contengan metabolitos específicos para cambiar intencionalmente la composición de sus microbiomas, dijo Johnson.

La leche materna y muchos otros alimentos contienen una clase de metabolitos de lípidos llamados esfingolípidos. Investigaciones anteriores sugirieron que estos metabolitos ayudan a dar forma al microbioma de un bebé, pero no se sabía si realmente interactúan con el microbioma.

El estudio identificó dos tipos de microbios intestinales, Bacteroides y Bifidobacterium, que usan esfingolípidos para su propio metabolismo.

Si bien se sabe muy poco sobre las funciones específicas de los microbios intestinales en la salud humana, los bacteroides se han relacionado con efectos tanto beneficiosos como no tan beneficiosos, según el contexto. Por lo general, se asocian con microbiomas de lactantes sanos amamantados. Bifidobacterium, que por primera vez en este estudio se demostró que procesa los esfingolípidos de la dieta, se considera la bacteria beneficiosa por excelencia, que comprende hasta el 95% del microbioma de los lactantes amamantados.

También son un probiótico de venta libre muy popular.

“Nuestro laboratorio está muy interesado en cómo la dieta interactúa con el microbioma para comprender realmente cómo se puede modular mejor para tener efectos positivos en la salud”, dijo Johnson. “En este estudio, pudimos ver que sí, estos lípidos dietéticos que son una gran parte de las dietas de los bebés [amamantados], están interactuando de manera bastante robusta con el microbioma intestinal”.

Los esfingolípidos se originan a partir de tres fuentes principales: dieta; bacterias que pueden producirlos; y la mayoría de los tejidos del huésped.

Johnson, junto con el primer autor Min-Ting Lee, un estudiante de doctorado, y Henry Le, un investigador postdoctoral, ambos en el laboratorio de Johnson, crearon una técnica para rastrear específicamente los esfingolípidos dietéticos a medida que atraviesan el intestino del ratón.

“Sintetizamos de forma personalizada el esfingolípido que agregamos a la dieta”, dijo Johnson. “Es casi idéntico a los derivados de la leche materna, pero con una pequeña etiqueta química para poder rastrear la ubicación del esfingolípido una vez que lo ingirieron los ratones”.

Lee luego usó una etiqueta fluorescente que se adhirió a las células o microbios que absorbieron el lípido marcado, de modo que cualquier bacteria que hubiera absorbido esfingolípidos se iluminara en rojo. Luego se aislaron y analizaron los microbios de los microbiomas de los ratones. Las poblaciones con microbios rojos se separaron de las demás y luego se secuenciaron genéticamente para identificar las especies de bacterias.

Con más investigación, Le pudo identificar los metabolitos que producen Bacteroides y Bifidobacterium cuando se exponen a esfingolípidos de la dieta. Se están realizando más investigaciones para determinar si estos metabolitos producidos por microbios son beneficiosos para la salud infantil.

Johnson recibió recientemente un Premio de Investigación de Investigadores de Maximización de $ 1.9 millones por cinco años de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) para ampliar este trabajo y comprender mejor cómo las interacciones huésped-microbio dependientes de lípidos afectan la salud humana.

El estudio fue apoyado por fondos semilla de Genomics Facility del Biotechnology Resource Center en Cornell’s Institute of Biotechnology.

Cornell University

  1. Min-Ting Lee, Henry H Le, Elizabeth L Johnson. Dietary sphinganine is selectively assimilated by members of the mammalian gut microbiomeJournal of Lipid Research, 2020; jlr.RA120000950 DOI: 10.1194/jlr.RA120000950

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