Danza del vientre bacteriana

 

Estas oscilaciones génicas afectan al metabolismo celular, que no es el mismo en todos los momentos del día

La biología y genética moleculares han demostrado fehacientemente que la naturaleza y la función de cada una de las células de nuestro cuerpo depende de los genes que tienen funcionando. Hoy, nadie informado discute que, aunque una neurona y una célula del hígado poseen el mismo genoma, son células muy distintas debido a que tienen un diferente conjunto de genes funcionando. La “personalidad” de cada célula, y la función que desempeña, dependen, por consiguiente, de qué genes se han puesto en funcionamiento a lo largo de su desarrollo desde la célula inicial de la que deriva todo el organismo.

Siendo esto así, otros estudios han demostrado que la “personalidad” de una misma clase de células no se mantiene constante a lo largo del día. Sí, como lo lee. Una neurona o una célula de la piel no es la misma célula por la mañana y por la noche, porque en ambos momentos del día no tiene el mismo conjunto de genes funcionando. Resulta que muchos genes se ponen en marcha o se apagan en distintos momentos del día, siguiendo los conocidos ritmos circadianos.

Los ritmos circadianos ajustan los procesos fisiológicos en distintos momentos del día y están a su vez bajo el control de la actividad de ciertos genes que generan mecanismos osciladores. Estos mecanismos determinan el funcionamiento oscilante de los genes de manera particular a cada célula. En otras palabras, no oscilan los mismos genes en un linfocito que en una célula muscular.

Estas oscilaciones génicas afectan al metabolismo celular, que tampoco es el mismo en todos los momentos del día. Igualmente, el propio metabolismo afecta al mecanismo oscilador que controla el funcionamiento de los genes. De esta forma, se establece una comunicación de ida y vuelta entre el estado metabólico y los genes que están funcionado a lo largo del día, de modo que las células se encuentran, en general, en óptimas condiciones metabólicas en cada momento.

La vida de una célula no depende solo de sí misma, sino también del entorno en el que se encuentra, el cual incluye a sus células vecinas y a cualquier otro organismo con el que pueda interaccionar, así como a la disponibilidad de nutrientes. Hace unos años, se descubrió que las células de nuestro cuerpo no son las únicas que siguen ritmos circadianos. Las bacterias de la flora intestinal también están sometidas a estos ritmos.

En este caso, los ritmos conducen a fluctuaciones en la composición de las especies bacterianas de la flora, así como a su función. Las fluctuaciones están influidas por los momentos en los que disponen de alimentos, es decir, el horario de nuestra propia alimentación, que es también la suya, así como por la composición de dicha alimentación (proteínas, azúcares, fibra, etc.).

Un reloj bacteriano

Estudios posteriores demostraron que los ritmos circadianos de las bacterias de la flora intestinal afectan a los ritmos circadianos de los diferentes órganos. Además, fallos en el control y la adecuada interacción entre los ritmos circadianos de la flora intestinal y del organismo que la hospeda puede conducir a la obesidad o al síndrome metabólico, una condición en la que se puede generar diabetes de tipo 2 y enfermedad cardiovascular. A pesar de estos impresionantes descubrimientos, que aumentan la importancia de la flora para nuestra salud, los mecanismos por los que los ritmos circadianos de la flora y del organismo hospedador se coordinan eran desconocidos.

Investigadores del Instituto Weizmann, en Israel, realizan ahora un estudio en el que exploran en profundidad qué cambios tienen lugar en la flora intestinal a lo largo del día y qué factores son los más importantes en los mismos. Estos estudios nos revelan una vez más hechos sorprendentes. En primer lugar, los investigadores descubren que las bacterias cambian de posición de manera cíclica lo largo del día sobre la superficie del intestino, como si realizaran un baile sobre dicha superficie, baile que repiten todos los días con sus noches. De esta manera, las células de la superficie de nuestros intestinos no están expuestas a las mismas especies de bacterias a lo largo de todo el día, sino a diferentes especies en diferentes momentos. Por otra parte, el estado metabólico de las bacterias también fluctúa a lo largo del día, lo que conduce a que las células del intestino estén expuestas a diferentes sustancias derivadas del metabolismo bacteriano a medida que el día progresa.

En segundo lugar, los estudios revelan que estas fluctuaciones bacterianas no solo afectan al funcionamiento de genes de las células intestinales a lo largo del día, sino también al funcionamiento de genes de otros órganos que no se encuentran en contacto directo con la flora intestinal. En particular, los cambios afectan al funcionamiento de los genes del hígado. Este funcionamiento cambia de manera sincronizada con los cambios que se producen en el comportamiento de la flora intestinal. Si la sincronización no se produce adecuadamente, se ve afectado el funcionamiento de los genes de los que depende la función depuradora del hígado, lo que puede, por ejemplo, influir en la eliminación de algunas sustancias tóxicas ingeridas con la alimentación, o en el metabolismo de ciertos fármacos, proceso en el que el hígado, en general, desempeña un papel importante.

Por último, los investigadores revelan que los ritmos circadianos del organismo son muy dependientes de los ritmos circadianos de la flora intestinal. Cuando estos ritmos son impedidos, por ejemplo, mediante tratamiento con antibióticos, los ritmos circadianos normales del organismo son destruidos. Esto conduce a una reprogramación masiva del funcionamiento de muchos genes a lo largo del día, salvo unas pocas excepciones que dependen de manera autónoma del control de los genes circadianos del hospedador.

En conclusión, estos nuevos descubrimientos revelan que la interacción entre la flora intestinal y las células de nuestro organismo es capital para mantener unos correctos ritmos circadianos en el funcionamiento de los genes, lo que afecta a la fisiología y el metabolismo en cada momento del día. Por ello, la flora intestinal afecta más a nuestro bienestar de lo que se pensaba hasta ahora.

Referencia: Christoph A. Thaiss et al. (2016). Microbiota Diurnal Rhythmicity Programs Host Transcriptome Oscillations. Cell (2016) http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.003