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10.08.2020 12:25
¿Cuál es el papel de las arqueas en el microbioma humano?
Dr Boris Pawlowski Prensa, comunicación y marketing Universidad Christian-Albrechts de Kiel
Un equipo de investigación internacional con participación del CAU describe por primera vez de forma sistemática la participación de estos microbios especiales en la interacción del organismo con sus microorganismos simbióticos
Todas las criaturas multicelulares llevan una cantidad inimaginablemente grande de microorganismos dentro y sobre sus cuerpos. El microbioma, es decir, la totalidad de estos microorganismos, forma una unidad junto con el organismo huésped, el llamado metaorganismo. Esto se ha desarrollado en el curso de la evolución en el intercambio mutuo de sus componentes. La interacción del cuerpo y los microorganismos simbióticos es de vital importancia para el funcionamiento saludable de este metaorganismo. Desde apoyar la absorción de nutrientes hasta proteger contra patógenos, el microbioma realiza funciones vitales para el organismo huésped. Por otro lado, los trastornos del microbioma pueden causar varias enfermedades graves, como diabetes, obesidad o enfermedades inflamatorias crónicas en humanos. Por lo tanto, investigadores de todo el mundo han estado investigando intensamente las interacciones altamente complejas entre los organismos huéspedes y los microorganismos y su participación en los procesos vitales centrales durante varios años. Cierto grupo de microorganismos ha recibido poca atención hasta el momento: las arqueas, anteriormente también conocidas como arqueobacterias o bacterias primordiales. Sin embargo, al igual que los otros componentes del microbioma, las arqueas probablemente también estén involucradas en el mantenimiento de la salud y el estado físico del huésped. La Universidad de Clermont-Auvergne ha presentado ahora un inventario del papel de las arqueas en las interacciones de los organismos huéspedes y los microorganismos. . Los científicos llegan a la conclusión de que ciertos grupos de arqueas están predestinados a formar una estrecha asociación con otros microorganismos y el huésped en el contexto del metaorganismo. Los investigadores, entre los que se encuentra Ruth Schmitz-Streit, profesora del Instituto de Microbiología General de la CAU, publicaron recientemente su inventario en la prestigiosa revista Nature Reviews Microbiology. Archaea encuentra nichos especiales en el organismo huésped A través de sus interacciones con su organismo huésped, numerosos microorganismos diferentes juegan un papel importante en la salud y el estado físico de todo el organismo, incluido el cuerpo humano. Las arqueas también se caracterizan por la capacidad de entrar en comunicación funcional con el huésped. Son conocidos básicamente por su multitud de propiedades especiales. Los representantes de este grupo de microorganismos también pueden existir, por ejemplo, como los llamados extremófilos en condiciones de vida inusuales, como temperaturas muy altas, altas concentraciones de sal o en ambientes ácidos. “Archaea ha desarrollado diferentes estrategias de adaptación a condiciones extremas. Esto también incluye la capacidad de vivir con un suministro de energía permanentemente bajo. Muchas arqueas existen en el rango de un mínimo de energía apenas posible. Esto los hace particularmente adecuados para la interacción con otros microorganismos y el organismo huésped. Por lo tanto, queremos arrojar más luz sobre la participación de las arqueas cuando se investiguen las relaciones huésped-microbio en el futuro", enfatiza el microbiólogo Schmitz-Streit, quien dirige dos proyectos en el Centro de Investigación Colaborativa de Kiel (SFB) 1182 'Origen y función de los metaorganismos ' arqueas asociadas con animales y plantas, los investigadores centraron su trabajo no solo en las llamadas taumarchaeota que ocurren en el microbioma de la piel humana, sino sobre todo en un grupo muy específico de arqueas: las especies formadoras de metano. Prefieren encontrarse en entornos con poco oxígeno, como el intestino humano, donde apoyan sustancialmente la actividad metabólica de las bacterias que viven allí y, por ejemplo, hacen que su metabolismo sea aún más eficiente. El producto final es metano. El alcance de estos procesos se muestra, por ejemplo, por el hecho de que, en promedio, una persona produce alrededor de un tercio de un litro de gas metano por día y el gas se puede detectar incluso en alrededor del 20 por ciento de la población en el aliento. ¿Están las arqueas involucradas en el desarrollo de enfermedades?Además de su papel en los procesos metabólicos, los investigadores también discutieron cómo las arqueas podrían estar involucradas en el desarrollo de enfermedades. Sin embargo, hasta el momento no se ha detectado ninguna arquea patógena. “Sin embargo, por ejemplo, recientemente se ha demostrado una interacción activa de Methanobrevibacter smithii y Methanosphaera stadtmanae con el microbioma humano. El sistema inmunológico humano puede reconocerlos y reaccionar ante ellos”, enfatiza Ruth Schmitz-Streit. "Estas dos arqueas más comunes del tracto intestinal humano, por lo tanto, se han adaptado activamente al ecosistema humano en el curso de la evolución", enfatiza Christiane Moissl-Eichinger, profesora de investigación de microbiomas interactivos en la Universidad Médica de Graz. La activación del sistema inmunitario provocada por las arqueas se refleja, por ejemplo, en la liberación de proteínas señalizadoras proinflamatorias, las denominadas citocinas. Estas reacciones difieren en intensidad en las dos especies de arqueas. Methanobrevibacter smithii y Methanosphaera stadtmanae también ocurren en cantidades muy diferentes según el estado de salud, lo que al menos sugiere una conexión entre su frecuencia y la salud humana y el desarrollo de enfermedades. Por un lado, se discute si la exposición temprana de los niños a las arqueas tiene un efecto positivo sobre el riesgo de asma. Algunas arqueas también podrían mostrar un efecto de promoción de la salud al descomponer las llamadas trimetilaminas (TMA), moléculas clave tóxicas que pueden causar arteriosclerosis, entre otras cosas. Los primeros enfoques terapéuticos basados en el uso de metanomasiliicoccales que degradan TMA ya se están probando clínicamente como los llamados 'arquebióticos'. Por otro lado, los investigadores sospechan que un mayor número de arqueas formadoras de metano podría estar asociado con una serie de enfermedades graves, como el cáncer de colon o las enfermedades inflamatorias del intestino. Sin embargo, los autores del presente estudio asumen que las arqueas no están causalmente involucradas en el desarrollo de la enfermedad. Sin embargo, su papel puede residir en el apoyo a la actividad de las bacterias patógenas, por ejemplo, al descomponer los productos metabólicos inhibidores.En investigaciones futuras, los investigadores quieren investigar si las arqueas también pueden estar involucradas causalmente en el desarrollo de la enfermedad y, en particular, en el tratamiento médico. importancia del metano que producen. Además, prevén eliminar las dificultades metodológicas previas en el cultivo y detección molecular de estos microorganismos. El campo de investigación aún joven abre una multitud de nuevas preguntas: en el futuro, por ejemplo, los científicos quieren examinar ciertas adaptaciones específicas de las arqueas a su organismo huésped o su interacción con los componentes bacterianos del microbioma humano más de cerca y así gradualmente. determinar su contribución al equilibrio o la interrupción del metaorganismo Aprender a comprender mejor Las fotos/imágenes están disponibles para descargar: https://www.uni-kiel.de/de/pressemitteilungen/2020/184-schmitzstreit-naturerevmi... Leyenda: La profesora de la CAU, Ruth Schmitz-Streit, reunió a colegas internacionales para hacer un balance del papel de las arqueas en las interacciones entre los organismos huéspedes y los microorganismos. © Stefan KolbeMás información: Biología Molecular de Microorganismos (AG Schmitz-Streit), Instituto de Microbiología General, CAU: http://www.mikrobio.uni-kiel.de/de/ag-schmitz-streit SFB 1182 “Origen y funcionamiento of Metaorganisms”, CAU: http://www.metaorganism-research.comInteractive microbiome research (AG Moissl-Eichinger), Medical University of Grazhttps://www.medunigraz.at/center-for-microbiome-research/ag-moissl -eichinger/
Contactos científicos:
Prof. Ruth Schmitz-StreitBiología Molecular de Microorganismos,Instituto de Microbiología General, CAUTeléfono: 0431 880-4334E-Mail: rschmitz@ifam.uni-kiel.de
Publicación original:
Guillaume Borrel, Jean-François Brugère, Simonetta Gribaldo, Ruth A. Schmitz y Christine Moissl-Eichinger (2020): El arqueoma asociado al huésped. Nature Reviews Microbiology Publicado por primera vez el 20 de julio de 2020 https://doi.org/10.1038/s41579-020-0407-y
Más información:
http://www.mikrobio.uni-kiel.de/de/ag-schmitz-streithttp://www.metaorganism-research.comhttps://www.medunigraz.at/center-for-microbiome-research/ag- moissl-eichinger/
Características de este comunicado de prensa: periodistas, científicos biología, medicina resultados de investigación a nivel nacional, proyectos de investigación Alemán
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