Las alteraciones en el microbioma del intestino humano se correlacionan con varias enfermedades, incluyendo obesidad y cáncer. Sin embargo, se sabe poco sobre la organización espacial de casi 1, 000 especies bacterianas en el intestino humano, lo que puede influir en la forma en que las especies interactúan entre sí y con su anfitrión.

En un nuevo estudio colaborativo, científicos del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, el Instituto Forsyth, y la Universidad de Washington en St. Louis estableció un modeló el microbioma intestinal humano en ratones libres de gérmenes y reveló su estructura a través de tecnologías de imagen desarrolladas en MBL. El estudio se publica esta semana en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Pensamos que veríamos grupos de bacterias, con algunas especies que se congregan alrededor de partículas de comida y otras abundan en la capa mucosa del intestino, que separa las bacterias del tejido huésped, "dice la científica de MBL Jessica Mark Welch, el autor principal del estudio. "En lugar de, vimos una comunidad mixta, donde cada célula tendía a estar junto a células de una especie diferente ". Las comunidades bacterianas cerca de la capa de moco y en el interior del intestino (la luz), donde la comida digerida es empujada por las contracciones musculares, parecía similar.

"El estudio sugiere que el huésped está mezclando los microbios y evitando que se formen grandes grupos de tipos únicos de bacterias, "Dice Mark Welch." El anfitrión hace esto mediante la eliminación de moco y células epiteliales en la luz, y mezclando mecánicamente el contenido del intestino. Puede ser que esta mezcla cree una comunidad microbiana evolutivamente estable ".

"Nadie ha visto una comunidad microbiana compleja en el intestino de esta manera antes, "dice el autor principal Gary Borisy, investigador de investigación senior en el Instituto Forsyth en Cambridge, Mass. "Si realmente queremos comprender el papel del microbioma, no es suficiente saber qué microbios están presentes. También debemos aprender lo que están haciendo, con quién están hablando y por qué. Parte de la respuesta a ese problema es averiguar quién está al lado de quién y quién está al lado de qué ".

Comprender la estructura espacial de los microbiomas es un campo joven en el que estos investigadores son pioneros a través de su novedosa tecnología de imágenes. Lo que vieron en el modelo de intestino contrasta con su estudio previo de la placa dental humana, donde descubrieron ensamblajes altamente organizados de especies bacterianas.

"No entendemos del todo por qué la organización del microbioma es tan diferente en la boca y en el intestino, "Dice Mark Welch." Puede que tenga que ver con la tasa de flujo. En la boca, si las bacterias no se adhieren a algo, ya sea entre sí o al huésped, terminan en el estómago en cuestión de segundos. En el intestino el flujo de contenido ocurre en una escala de tiempo de horas en lugar de segundos ".

Mark Welch y sus colaboradores están explorando actualmente la organización del microbioma en una serie de ecosistemas humanos y marinos, incluida la lengua humana, el intestino de la sepia, la superficie de las algas, y sobre desechos plásticos marinos.

Su tecnología de imágenes brinda a los investigadores la capacidad única de obtener imágenes e identificar simultáneamente 15 o más taxones microbianos, utilizando una técnica denominada Etiquetado combinatorio e imagen espectral - Hibridación fluorescente in situ (CLASI-FISH). El microbioma intestinal modelo del equipo contenía 15 especies bacterianas que suelen ser abundantes en el intestino humano.