Algunos genes favorecen determinadas bacterias intestinales y estas pueden propagarse mediante el contacto social estrecho, según un estudio del CRG.
Los genes de las personas con las que conviven podrían estar influyendo en las bacterias intestinales de los individuos y viceversa, según un estudio en ratas del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona publicado en Nature Communications. La investigación, realizada mediante el análisis de más de cuatro mil ratas, revela que la composición del microbioma intestinal de estos animales no está determinada únicamente por los genes del propio individuo, sino también por los genes de aquellos con quienes conviven.
El hallazgo, según información del CRG, revela una nueva forma en la que los genes y la vida social se entrelazan: a través del intercambio de microbios intestinales comensales que se desplazan entre individuos. Aunque los genes no saltan de una persona a otra, los microbios sí pueden hacerlo. El estudio observó que algunos genes favorecen determinadas bacterias intestinales y que estas pueden propagarse mediante el contacto social estrecho.
«No es magia, sino el resultado de influencias genéticas que se extienden a otros a través del contacto social. Los genes modelan el microbioma intestinal y hemos comprobado que no solo importan nuestros propios genes”, explica Amelie Baud, investigadora del CRG y autora principal del estudio.
Recuerda el CRG que el microbioma intestinal es el conjunto de billones de microorganismos que viven en el aparato digestivo, donde desempeñan funciones clave en la digestión y en la salud general. Aunque se sabe que la dieta y la medicación figuran entre los principales factores que influyen en estos ecosistemas microbianos, la contribución de la genética ha resultado más difícil de determinar.
En personas, solo dos genes se han vinculado de forma fiable a bacterias intestinales. El gen de la lactasa determina si las personas adultas pueden digerir la leche e influye en los microbios que digieren la leche. El gen del grupo sanguíneo ABO también ejerce un efecto a través de mecanismos aún por descubrir.
Podrían existir, indica el CRG, más relaciones entre genes y microbios, pero todavía no han sido confirmadas porque la naturaleza y la crianza son difíciles de separar en el mundo real. Por ejemplo, los genes pueden influir en la dieta y en las elecciones de estilo de vida, que a su vez afectan al microbioma intestinal. Sin embargo, familias y amistades comparten alimentos, hogares y microbios, lo que difumina la línea entre la contribución de la naturaleza y la crianza al microbioma intestinal.
Ratas criadas en condiciones controladas
Por ello, un equipo del CRG y de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, recurrieron a ratas. Estos animales comparten muchas características de la biología de los mamíferos, pero pueden criarse en condiciones controladas como, por ejemplo, proporcionando a todos la misma dieta.
Todos los animales eran genéticamente únicos y procedían de una de cuatro cohortes diferentes, cada una alojada en una instalación distinta de Estados Unidos y con rutinas de cuidado diferentes, lo que permitió comprobar qué efectos genéticos se mantenían en distintos entornos.
Al combinar datos genéticos y de microbioma de las 4.000 ratas, el equipo identificó tres regiones genéticas que influían de forma consistente en las bacterias intestinales pese a las diferencias en las condiciones de cría entre las cuatro cohortes.
Sobresale el gen St6galnac1 (de rata)
La relación más sólida se observó entre el gen St6galnac1, que añade moléculas de azúcar a la mucosidad intestinal, y la abundancia de paraprevotella, una bacteria que, según creen los autores del estudio, se alimenta de esos azúcares. Esta asociación se encontró en las cuatro cohortes.
Una segunda región contenía varios genes de mucina, que forman la capa mucosa protectora del intestino y se asociaron a bacterias del grupo Firmicutes. La tercera región incluía el gen Pip, que codifica una molécula antibacteriana, y se vinculó a bacterias de la familia Muribaculaceae, comunes en roedores y también presentes en humanos.
Los genes tienen vida social
El gran tamaño de la cohorte permitió, por primera vez, según el CRG, estimar qué parte del microbioma de cada rata se explicaba por sus propios genes y qué parte por los genes de las otras ratas con las que convivía.
Ejemplos clásicos de este fenómeno, también conocido como efectos genéticos indirectos, se dan cuando los genes de una madre moldean el crecimiento o el sistema inmunitario de sus hijos a través del entorno que proporcionan.
Las condiciones controladas del estudio en ratas permitieron analizar estos efectos de una manera completamente nueva. Los autores del trabajo construyeron un modelo computacional para separar los efectos genéticos sobre los propios microbios de una rata de los efectos de sus compañeros sociales.
Se observó que la abundancia de algunas muribaculaceae estaba determinada tanto por influencias genéticas directas como indirectas, lo que significa que algunos efectos genéticos se propagaban socialmente mediante el intercambio microbiano.
Una vez incluidos estos efectos sociales o indirectos en un modelo estadístico, la influencia genética total aumentó entre cuatro y ocho veces para las tres nuevas relaciones gen-microbio descubiertas. Baud señala que esto podría representar solo una fracción del panorama real.
Es solo la punta del iceberg
«Probablemente solo hemos descubierto la punta del iceberg”, afirma Baud. «Estas son las bacterias en las que la señal es más fuerte, pero muchas más podrían verse afectadas cuando dispongamos de mejores métodos de caracterización del microbioma«.
Al demostrar que las influencias genéticas pueden acoplarse a la transmisión de microbios intestinales, los autores del estudio describen un nuevo mecanismo de acción mediante el cual los efectos genéticos de un individuo pueden propagarse por grupos sociales enteros, alterando la biología de otros sin modificar su ADN.
Si se producen efectos similares en las personas, y dado el creciente cuerpo de evidencias que indica que el microbioma intestinal desempeña un papel importante en la salud, podría implicar que las influencias genéticas sobre la salud humana han sido subestimadas en grandes estudios. Los genes podrían modelar no solo el riesgo de enfermedad de un individuo, sino también el de otras personas.
Implicaciones para la salud humana
Según Baud, el microbioma se ha relacionado con aspectos que van desde la inmunidad y el metabolismo hasta el comportamiento, pero no todas las correlaciones descritas reflejan efectos causales y los mecanismos de acción exactos siguen siendo difíciles de precisar. Estudios genéticos como el suyo, que utilizan modelos animales en entornos controlados, pueden ayudar a pasar de las correlaciones a hipótesis causales comprobables, contribuyendo a explicar cómo interactúan los genes y el microbioma intestinal en la salud humana.
Por ejemplo, el estudio señala que el gen descubierto en ratas, St6galnac1, está relacionado funcionalmente con el gen humano ST6GAL1, que en otros estudios también se ha vinculado a paraprevotella. Esto sugiere que la forma en que los animales recubren el moco intestinal con azúcares puede determinar qué microbios logran prosperar en el sistema digestivo, y que este podría ser un mecanismo biológico compartido entre especies. Los autores del estudio también plantean cómo este posible mecanismo podría, a su vez, influir en enfermedades infecciosas como la Covid-19.ST6GAL1 se ha relacionado previamente en casos de personas que contraen la covid a pesar de estar vacunadas. También se ha demostrado que paraprevotella induce la degradación de las enzimas digestivas que el virus utiliza para entrar en las células del huésped, por lo que se plantea la hipótesis de que variantes genéticas en ST6GA L1 podrían influir en la abundancia de paraprevotella y, a su vez, en la infección viral.
También plantean una hipótesis sobre por qué algunas personas desarrollan la nefropatía por IgA, una enfermedad renal. Paraprevotella podría alterar la IgA, un anticuerpo que protege el intestino pero que, cuando se altera, puede filtrarse al torrente sanguíneo y formar agregados que dañan los riñones, el rasgo característico de la nefropatía por IgA.
Por otro lado, el equipo de Baud se propone estudiar en detalle cómo St6galnac1 influye en paraprevotella en ratas y qué reacciones biológicas en cadena desencadena en el intestino y en todo el organismo. «Estoy obsesionada con esta bacteria. Nuestros resultados están respaldados por datos de cuatro instalaciones independientes, lo que significa que podemos realizar estudios de seguimiento en cualquier nuevo entorno. Además, son extraordinariamente sólidos en comparación con la mayoría de las relaciones huésped–microbioma. Es una oportunidad única», concluye Baud.
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