Uno de los más grandes retos en la biología molecular es comprender a escala de organismo, los efectos de numerosos eventos ambientales. Sin duda, todas las áreas de la ciencia se han visto beneficiadas por el uso de métodos y estrategias experimentales de la biología molecular. En esta breve nota, les compartimos algunos aspectos de la inmunidad y su relación con la dieta y la microbiota, el componente microbiano de muchos tejidos que modulan diversos procesos fisiológicos de los seres vivos y que su estudio ha tenido un impacto importante en nuevas estrategias para controlar enfermedades, en este caso, asociadas al sistema inmune.
El primer gran reto de estudiar el efecto de la dieta sobre diversos aspectos de la fisiología de los mamíferos, en especial de los humanos, es lograr tener participantes que estén dispuestos a consumir exclusivamente la dieta que les proporciona el grupo de investigación. Suelen consumir hasta 400 caloría fuera de su programa de dieta [1].
Este tipo de estudios han tenido un impacto muy importante en la relación de los microorganismos residentes en el tracto intestinal con el sistema nervioso (por ende, con el sistema endócrino) e inmune. Sin embargo, queda mucho trabajo por hacer antes de poder decir con entusiasmo “eureka, ya tenemos la dieta perfecta que coadyuva con los diferentes padecimientos humanos”. Esto se debe a que el uso de estrategias como secuenciación de ARN (RNA-seq), proteómica y otras herramientas masivas, han revelado algunas claves sobre los efectos metabólicos sobre algunos padecimientos. Tal es el caso del trabajo de Sivasami y colegas, que descubrieron mediante RNA-seq algunas células T reguladoras en ratones sin problemas de obesidad que mantienen en la dermis libre de inflamación, que cuando se pierde por aumento de peso, se presenta psoriasis y eczema [2], en un mecanismo dependiente de ácidos grasos libres en el ratón con obesidad, resultando en lipotoxicidad, estrés oxidativo y disfunción mitocondrial, lo cual además crea un vínculo directo con la dieta que potencialmente puede influir en reducir este tipo de alteraciones inmunes.
Ahora, ¿cómo controlar la dieta de participantes para poder evaluar correctamente el efecto de modificaciones en esta? Link y colaboradores fueron un paso más allá, realizaron un estudio sumamente controlado con 20 participantes los cuales fueron aislados por dos semanas para evaluar de manera muy controlada su dieta, usando dos aproximaciones, vegana y cetogénica, y realizando un análisis multidimensional (es decir, de muchas propiedades celulares) con citometría de flujo, transcriptómica, proteómica, metabolómica y metagenómica, se evaluó el impacto de la dieta en la inmunidad y en la microbiota. Los hallazgos muestran que la dieta cetogénica incrementa la actividad de la inmunidad adaptativa (linfocitos B y T) y por contrario, la dieta vegana mostró un incremento en la inmunidad innata [3]. Así mismo, encontraron un impacto en la microbiota y un impacto en el metabolismo de aminoácidos, lípidos y en la actividad del sistema inmune [3]. Sin embargo, realizar una intervención en la dieta de la población es demasiado prematuro, ya que no se conocen algunos efectos adversos que puedan ocurrir o que el consumo de alimentos fuera de la dieta pueda ocurrir. Un ejemplo es el trabajo de Xu y colaboradores, en el que reporta que en individuos sanos expuestos a una dieta prolongada cetogénica, presentan fibrosis cardiaca y un incremento en la apoptosis de cardiocitos, reportando que el mecanismos es a través de aumentos de β hidroxi-butirato, un inhibidor de las deacetilasas de histonas, lo que promueve la acetilación del gen Sirt7 conllevando a su transcripción; lo cual resulta en la inhibición de la transcripción de genes ribosomales de mitocondria inhibiendo la síntesis de nuevas mitocondrias, lo que resulta en el daño cardiaco. Los daños reportados pudieron ser replicados con ratas de laboratorio mediante la administración de β hidroxi-butirato y los niveles de expresión de SIRT7. Este es un ejemplo de que, sin conocer la fisiología propia, decidir por un cambio radical de dieta quizá no sea la mejor opción, de ahí que consultar con profesionales de la salud es sumamente importante, ya que en el caso de paciente con padecimientos en los que la dieta cetogénica es una opción terapéutica importante, se tendrá que analizar cómo aminorar los efectos sobre el tejido cardiaco.
Otro importante aspecto que se ha estudiado extensamente con métodos moleculares la microbiota intestinal, que juega un papel central no solo en el metabolismo de lo que se consume en la dieta, sino a nivel inmune y sobre el metabolismo del organismo. Recientemente, Sato y colaboradores demostraron que un grupo de fosfolipasas secretadas por las células epiteliales del colon, que cuando está ausente en ratones genéticamente modificados, muestran diversos fenotipos asociados a la obesidad que son vistos en ratones sin esta deficiencia genética pero tratados con antibióticos [5], sugiriendo que tiene un vínculo con la microbiota. Lo que los autores lograron demostrar es que en la ausencia de esta enzima, se observa un incremento en microorganismos del género Clostridium y una reducción en la producción de ácidos grasos de cadena corta, lo cual está asociado con los problemas de salud observados en el caso de la obesidad. El fenotipo se puede aliviar mediante la omega3 y ácidos grasos poliinsaturados y ácidos grasos de cadena corta.
Un vínculo finalmente importante que queda por estudiar es la relación de la herencia de la microbiota intestinal sobre el destino metabólico e inmunológico en la vida futura [6]. Recientemente, en la reunión anual de Infectious Diseses Society of America, Otto Helve mostró resultados preliminares en un estudio controlado sobre el beneficio de administrar en recién nacidos por cesárea, que una “malteada” de leche materna con una pequeña muestra de materia fecal de la madre, introduce en el recién nacido microrganismos benéficos en el recién nacido y podría evitar enfermedades en el futuro. En un estudio piloto previo, refuerza la noción del establecimiento de microorganismos benéficos para los recién nacidos, aunque el estudio carece de algunos controles importantes como incluir un placebo [7].
El uso de metodologías moleculares apoya estudios de esta naturaleza y son la base para entender los efectos de la microbiota en la salud y en la enfermedad. Sin duda se debe hacer un llamado a no seguir una dieta de moda sin suficientes datos experimentales, ya que potencialmente pueden generar más daño que beneficios.
- https://doi.org/10.1038/d41586-024-03334-0
- https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.06.021
- https://doi.org/10.1038/s41591-023-02761-2
- https://doi.org/10.1038/s41392-020-00411-4
- https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114752
- https://doi.org/10.1038/d41586-024-03449-4
- https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.047
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