La enfermedad inflamatoria intestinal, en particular la EC, es cada vez más frecuente en los niños. Los trastornos gastrointestinales crónicos pueden surgir debido a una combinación de factores genéticos y ambientales que provocan alteraciones en el equilibrio intestinal.
La dieta líquida restrictiva, concretamente la EEN, suele ser eficaz para lograr la remisión en la EC pediátrica, lo que puede deberse a cambios en la composición de la microbiota intestinal. Sin embargo, se necesita más investigación para desarrollar terapias dietéticas personalizadas para la EC relacionadas con la nutrición genética y el microbioma intestinal.
Sobre el estudio
En el presente estudio, se cultivaron cultivos bacterianos en condiciones específicas para investigar su papel en la colitis tipo CD. Mucispirillum se cultivó anaeróbicamente en caldo de infusión de cerebro y corazón (BHI) enriquecido con nutrientes agregados, mientras que Escherichia coli se cultivó aeróbicamente en medio Lysogeny Broth (LB) y Ruminococcus torques en un caldo de carne personalizado.
Se utilizaron ratones libres de patógenos específicos para la histopatología intestinal, con el ciego y el colon preservados y examinados histológicamente. La permeabilidad intestinal se evaluó utilizando isotiocianato de fluoresceína (FITC)-dextrano y la colitis se indujo utilizando sulfato de sodio de dextrano.
Los niveles de lipocalina-2 en heces, un marcador de inflamación, se midieron mediante un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA). Se realizaron tinciones de inmunofluorescencia e hibridación fluorescente in situ (FISH) en secciones intestinales para la visualización de la capa bacteriana y mucosa.
Se utilizaron homogeneizados cecales de ratones para estudiar el crecimiento de Mucispirillum o E. coli. Los ácidos nucleicos de estas muestras se analizaron mediante un ensayo cuantitativo de reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (qPCR).
Las composiciones de la microbiota se exploraron mediante secuenciación del ácido ribonucleico ribosomal (ARNr) 16S. Se realizó un análisis de secuenciación de ARN para perfilar la expresión génica.
El crecimiento bacteriano en presencia de diferentes fuentes de carbono se evaluó utilizando una matriz de carbohidratos personalizada. Se realizaron experimentos de provocación bacteriana oral en ratones para estudiar la colonización y la inflamación bacterianas.
Se analizaron cocultivos bacterianos para comprender las interacciones entre especies, y los ensayos de hidrógeno y amoníaco revelaron actividades metabólicas. Los datos fueron rigurosamente cuantificados y analizados estadísticamente, garantizando así la fiabilidad del estudio.
Hallazgos del estudio
Ratones deficientes en los genes Nod2 y Cybb fueron expuestos a colitis tipo CD espontánea de aparición temprana inducida por la microbiota. Este ensayo experimental comparó una comida regular (RC) con una dieta deficiente en fibra (FD). La FD protegió a los ratones del desarrollo de colitis, evidente mediante diversas medidas, como la reducción de los niveles de marcadores de inflamación y el examen histológico.
Tras una investigación más profunda, se utilizó una dieta de control hecha a medida, en la que los azúcares simples en la FD se reemplazaron con fuentes de fibra natural para igualar el contenido de fibra en la RC. En los ratones se desarrolló colitis inducida por la dieta, lo que demuestra que la fibra desempeña un papel importante en la progresión de la EC. La fibra también parece reducir eficazmente los síntomas de la enfermedad cuando se usa terapéuticamente en ratones con intestinos inflamados.
Un hallazgo importante del estudio fue el impacto de la DF en la microbiota intestinal, afectando particularmente a la abundancia de Mucispirillum en la capa mucosa. Con este fin, el adelgazamiento de la capa mucosa y el aumento de la permeabilidad intestinal por FD indujeron la reubicación de Mucispirillum desde la capa mucosa al compartimento luminal. Esta transición fue importante, ya que el sitio de Mucispirillum dentro de la capa mucosa determina su patogenicidad en la colitis.
Experimentos adicionales revelaron que la capa mucosa intacta es esencial para que Mucispirillum colonice el intestino e induzca inflamación. También se encontró que las alteraciones inducidas por la dieta en la capa mucosa afectan la transmisión vertical de Mucispirillum durante el embarazo.
Se descubrió que la exclusión de fibra dietética afecta la vía de reducción disimilatoria de nitrato a amoníaco (DNRA) por parte de Mucispirillum dentro de la capa mucosa, reduciendo así sus capacidades de promoción del crecimiento.
Además, la dieta libre de fibra alteró la abundancia de microbios fermentativos productores de hidrógeno, específicamente de la familia Lachnospiraceae, afectando así su producción de hidrógeno y, en consecuencia, la transferencia de hidrógeno entre especies, esencial para el crecimiento de Mucispirillum. Esto fue particularmente evidente con Ruminococcus torques (R. torques), un miembro de la familia Lachnospiraceae, que mejoró el crecimiento de Mucispirillum mediante la transferencia de hidrógeno.
Conclusiones
Los hallazgos del estudio proporcionan información importante sobre la intrincada interacción entre la dieta, la microbiota intestinal y las enfermedades intestinales y resaltan el impacto de la fibra dietética en la patogénesis de la colitis tipo EC. Esta investigación proporciona evidencia para el desarrollo de nuevas estrategias dietéticas para el tratamiento de la EC, centrándose en la modulación de interacciones microbianas específicas en el intestino.
