La proteína dietética cambia la forma en que las bacterias del cólera colonizan los intestinos

La proteína dietética cambia la forma en que las bacterias del cólera colonizan los intestinos

Una nueva investigación muestra que lo que comemos, hasta el tipo de proteína de la dieta, puede influir en el equilibrio entre Vibrio cholerae y la microbiota intestinal, alterando la competencia bacteriana y el potencial de enfermedad durante la infección del cólera.

Un estudio reciente publicado enHuésped celular y microbio. examina el papel de los componentes de la dieta y la microbiota intestinalVibrio choleraeInfección, comúnmente conocida comocomo el cólera.

El riesgo de cólera está influenciado por las interacciones entre la dieta y la microbiota

El cólera es una enfermedad diarreica grave que afecta a más de 2,9 millones de personas en todo el mundo y 95.000 mueren a causa de esta infección cada año. La virulencia de V. cholerae está determinada por la expresión coordinada de múltiples factores de virulencia en medio de los intentos de destrucción de microorganismos en el tracto gastrointestinal destinados a prevenir la colonización de patógenos.

La eficacia de esta defensa del huésped contra la infección por V. cholerae está determinada por la composición del microbioma intestinal, que está influenciada por los hábitos alimentarios diarios y afecta a su diversidad y cantidad. Por ejemplo, el consumo de fibra conduce a la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), que previenen la diarrea al facilitar la absorción de sodio y agua.

El papel central de la dieta en la prevalencia y gravedad del cólera queda ilustrado por su fuerte asociación con la desnutrición, una comorbilidad común en las zonas endémicas de cólera. Sin embargo, aún no está claro cómo la dieta influye en la expresión genética, la aptitud física y la competencia con el microbioma intestinal de V. cholerae durante la infección.

Los efectos específicos de los macronutrientes sobre la colonización de V. cholerae

El presente estudio examinó cómo los macronutrientes de la dieta del huésped participan en la colonización intestinal y la competencia por parte de V. cholerae. Para ello, se infectaron ratones libres de patógenos específicos (SPF) con V. cholerae mientras consumían una dieta rica en carbohidratos, proteínas o grasas, con todos los minerales y vitaminas similares entre los grupos.

Los ratones que consumieron una dieta alta en proteínas (a base de caseína) mostraron una colonización significativamente menor con V. cholerae en comparación con los ratones que consumieron otras dietas refinadas o alimentos de control. V. cholerae representó el 99,9% de las bacterias presentes en el tracto gastrointestinal de estos ratones, lo que sugiere que es poco probable que la colonización reducida se explique por los comensales intestinales residuales después del tratamiento con antibióticos.

Se ha demostrado previamente que la caseína, el principal componente proteico de esta dieta refinada, inhibe la unión de la toxina del cólera (CT) in vitro. Para aclarar esta posible conexión, los investigadores repitieron su experimento utilizando una dieta refinada alta en proteínas que contenía proteína de soja o gluten de trigo. En comparación con los ratones alimentados con caseína o gluten de trigo, la ingesta elevada de proteína de soja se asoció con una mayor colonización de V. cholerae.

Un total de 202, 1288 y 678 genes se expresaron diferencialmente en muestras de ADN fecal de ratones que consumían dietas ricas en proteínas de soja, gluten de trigo y caseína en comparación con los controles. El consumo de dietas de caseína y gluten de trigo dio como resultado un mayor grado de similitud en la expresión genética regulada hacia arriba o hacia abajo en comparación con la dieta de proteína de soja.

Más específicamente, el consumo de dietas refinadas con caseína o gluten de trigo redujo la expresión de genes implicados en la fosforilación oxidativa, el ciclo del ácido tricíclico (TCA) y el metabolismo del carbono, lo que sugiere que la caseína o el gluten de trigo pueden influir en el metabolismo de V. cholerae durante la infección. También se ha asociado una regulación positiva significativa de las vías de señalización relacionadas con el azufre con la caseína y el gluten de trigo en comparación con la proteína de soja.

Todas las fuentes de proteínas dieron como resultado dietas ricas en proteínas. Tendencias hacia una disminución de la expresión de los genes CT ctxAB, genes del pilus corregulados por toxinas (TCP) y factores de colonización accesorios, aunque la mayoría de estos cambios, con la excepción de tcpF, no alcanzaron significación estadística. La dieta rica en caseína regulaba a la baja los genes implicados en los genes flagelares de clase II y IV, que codifican el gancho del cuerpo, la flagelina y componentes motores específicos. Se descubrió que la caseína y el gluten de trigo regulan significativamente los genes que codifican elementos del sistema de secreción tipo VI (T6SS) implicados en la competencia intrabacteriana en comparación con la proteína de soja y la dieta de control.

La dieta del huésped puede influir en gran medida en la expresión del gen V. cholerae relacionada con el metabolismo, la motilidad y la expresión de virulencia.

Luego, los investigadores realizaron un cribado genético utilizando la secuenciación del sitio de inserción de transposones (TN-seq) para identificar cepas mutantes de V. cholerae que eran más efectivas para colonizar el tracto gastrointestinal del ratón en comparación con las cepas de tipo salvaje. Con este fin, se identificaron 3.061, se combinaron y se introdujeron en ratones que consumían una dieta alta en caseína o una dieta de control.

Después de la eliminación, se identificaron un total de 40 genes que apoyan la colonización de V. cholerae en ratones que consumen una dieta rica en caseína, 16 de los cuales estaban involucrados en el ensamblaje de flagelos. Los datos de secuenciación del ácido ribonucleico (RNA-seq) sugieren que V. cholerae regula negativamente los genes estructurales flagelares posteriores después de una ingesta elevada de caseína.

V. cholerae con una mutación en el gen regulador maestro flagelar flrA superó significativamente a la cepa de tipo salvaje en ratones que consumían una dieta rica en caseína, aumentando la tasa de colonización cuatro días después de la infección. La presencia de mutaciones flrA también restableció la expresión del gen de la vía T6SS, que anteriormente estaba suprimida en cepas de tipo salvaje después de la ingestión de una dieta rica en caseína. En particular, los efectos de las mutaciones flrA sobre las tasas de colonización no se observaron cuando se consumía una dieta rica en proteínas.

Experimentos adicionales demostraron que estos cambios inducidos por la dieta en la actividad de T6SS alteraron las interacciones competitivas entre V. cholerae y los comensales intestinales, incluido un aislado de Escherichia coli humana, remodelando así la estructura de la microbiota durante la infección.

Estos resultados sugieren intervenciones dietéticas para limitar V. cholerae y resaltar la importancia de la dieta en las interacciones entre patógenos y comensales.

Fuentes: