Miscelaneas

Buenos Aires 01 de Diciembre del 2021

How the Gut Microbiome Controls the Intestinal Immune System / Cómo el Microbioma Intestinal Controla el Sistema Inmunitario Intestinal

 



How the Gut Microbiome Controls the Intestinal Immune System

 

                         
                             Shipra Vaishnava (Professor of molecular microbiology and immunology at Brown University)

 

                                                                                 Immunity – Dec. 2018

                                                                              Resumido por: Carmen Leitch

 

The microorganisms that live in our gastrointestinal system (known collectively as the gut microbiome) have many important functions, including helping us digest food and get the right nutrients.
Researchers have now used a mouse model to show that the gut microbiome exerts control over the immune system of its host, so the immune system will not attack the bacteria in the microbiome. They determined that gut bacteria can regulate levels of Vitamin A, which protects the microbes from an immune response.
A lot of these diseases are attributed to increased immune response or immune activation, but we've found a new way that bacteria in our gut can dampen the immune response. This could be critical in determining therapies in autoimmune diseases or other inflammatory bowel diseases, as well as vitamin A deficiency.

Most of the roughly 100 trillion bacteria in the gut microbiome are beneficial to the host, which have evolved to live in a community within the gut. These microbes coexist peacefully and can coordinate against intruders. In humans and mice alike, the bacteria phyla Firmicutes and Bacteroidetes are the primary players in the gut microbiome. 
The researchers found Firmicutes bacteria, especially those classified as Clostridia, can lower the expression level of a protein called Rdh7, retinol dehydrogenase. Rdh7 can change dietary vitamin A into its active form, called retinoic acid, noted Vaishnava. Clostridia can also encourage the storage of vitamin A in the liver. It is expect that although these findings were in mice, they will apply to humans too.

When mice were engineered to lack Rdh7 in their intestines, they had less retinoid acid than normal mice, as expected. The modified mice also had fewer immune cells that produce a signal called IL-22, which helps orchestrate the antibacterial response to gut microbes. Other parts of the immune system were unaltered in the edited mice. That suggests that Rdh7 only functions in controlling the antimicrobial response Now, they  are working to find out how Clostridia suppresses Rdh7, and why it’s so important.

Understanding the relationship between the gut microbiome and the regulation of the immune system response might help us treat diseases like Crohn’s. Clinical studies show that disruptions in the host-microbiome relationship causes inflammation.
The role of vitamin A in inflammation is context-dependent and is very hard to tease apart, A change in vitamin A status and vitamin A metabolic genes coincides with inflammatory bowel diseases, but we don't know if this promotes inflammation or not. We hope that adding our finding -- that bacteria can regulate how vitamin A is being metabolized in the intestine or stored -- could help clarify why the field is seeing what it is seeing."

This work may also help address vitamin A deficiency, a problem for children in Africa and Southeast Asia. They may benefit from bacterial treatments since microbes play a role in the absorption and storage of vitamin A.
Both our diet and the bacteria in our gut are critically linked in regulating how our immune cells behave. Finding what those links are at a molecular level is important to figuring out how we could use either diet or bacteria, or both of them together, to have a therapeutic effect in inflammatory or infectious diseases.

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Los microorganismos que viven en nuestro sistema gastrointestinal (conocidos colectivamente como el microbioma intestinal) tienen muchas funciones importantes, como ayudarnos a digerir los alimentos y a obtener los nutrientes adecuados.
Los investigadores han utilizado ahora un modelo de ratón para demostrar que el microbioma intestinal ejerce un control sobre el sistema inmunitario de su huésped, de modo que el sistema inmunitario no ataca a las bacterias del microbioma. Determinaron que las bacterias intestinales pueden regular los niveles de vitamina A, lo que protege a los microbios de una respuesta inmunitaria.
Muchas de estas enfermedades se atribuyen al aumento de la respuesta inmunitaria o a la activación del sistema inmunitario, pero hemos encontrado una nueva forma en que las bacterias de nuestro intestino pueden amortiguar la respuesta inmunitaria. Esto podría ser fundamental a la hora de determinar terapias en enfermedades autoinmunes u otras enfermedades inflamatorias del intestino, así como en la deficiencia de vitamina A.

La mayoría de los aproximadamente 100 billones de bacterias del microbioma intestinal son beneficiosas para el huésped, que han evolucionado para vivir en comunidad dentro del intestino. Estos microbios coexisten pacíficamente y pueden coordinarse contra los intrusos. Tanto en los humanos como en los ratones, los filos bacterianos Firmicutes y Bacteroidetes son los principales protagonistas del microbioma intestinal.
Los investigadores descubrieron que las bacterias Firmicutes, especialmente las clasificadas como Clostridia, pueden reducir el nivel de expresión de una proteína llamada Rdh7, retinol deshidrogenasa. La Rdh7 puede transformar la vitamina A de la dieta en su forma activa, llamada ácido retinoico, señaló Vaishnava. Los clostridios también pueden favorecer el almacenamiento de vitamina A en el hígado. Es de esperar que, aunque estos hallazgos se hayan producido en ratones, se apliquen también a los humanos.

Cuando los ratones fueron modificados para que carecieran de Rdh7 en sus intestinos, tenían menos ácido retinoide que los ratones normales, como se esperaba. Los ratones modificados también tenían menos células inmunitarias que producen una señal llamada IL-22, que ayuda a orquestar la respuesta antibacteriana a los microbios intestinales. Otras partes del sistema inmunitario no se alteraron en los ratones modificados. Eso sugiere que Rdh7 sólo funciona en el control de la respuesta antimicrobiana Ahora, están trabajando para averiguar cómo Clostridia suprime Rdh7, y por qué es tan importante.

Comprender la relación entre el microbioma intestinal y la regulación de la respuesta del sistema inmunitario podría ayudarnos a tratar enfermedades como la de Crohn. Los estudios clínicos demuestran que las alteraciones en la relación huésped-microbioma provocan inflamación.
El papel de la vitamina A en la inflamación depende del contexto y es muy difícil de separar, Un cambio en el estado de la vitamina A y en los genes metabólicos de la vitamina A coincide con las enfermedades inflamatorias del intestino, pero no sabemos si esto promueve la inflamación o no. Esperamos que añadir nuestro hallazgo -que las bacterias pueden regular cómo se metaboliza la vitamina A en el intestino o se almacena- pueda ayudar a aclarar por qué el campo está viendo lo que está viendo".

Este trabajo también podría ayudar a abordar la deficiencia de vitamina A, un problema para los niños de África y el sudeste asiático. Podrían beneficiarse de los tratamientos bacterianos, ya que los microbios desempeñan un papel en la absorción y el almacenamiento de la vitamina A.
Tanto nuestra dieta como las bacterias de nuestro intestino están críticamente relacionadas con la regulación del comportamiento de nuestras células inmunitarias. Descubrir cuáles son esos vínculos a nivel molecular es importante para averiguar cómo podríamos utilizar la dieta o las bacterias, o ambas juntas, para tener un efecto terapéutico en las enfermedades inflamatorias o infecciosas.