Las contracciones espontáneas del tracto digestivo juegan un papel importante en casi todos los animales, y asegurar funciones intestinales saludables. Desde simples invertebrados hasta humanos, hay patrones de movimiento consistentemente similares, a través del cual las contracciones rítmicas de los músculos facilitan el transporte y la mezcla del contenido intestinal. Estas contracciones, conocido como peristalsis, son esenciales para el proceso digestivo. Con diversas enfermedades del tracto digestivo, tales como enfermedades inflamatorias intestinales graves en humanos, hay alteraciones de la peristalsis normal. Hasta la fecha, muy poca investigación ha explorado los factores subyacentes al control de estas contracciones. Ahora, por primera vez, un equipo de investigación del grupo de trabajo de Biología Celular y del Desarrollo (Bosch AG) del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel (CAU) ha podido demostrar que la colonización bacteriana del intestino juega un papel importante en el control de las funciones peristálticas.

Los científicos publicaron ayer sus resultados, derivados del ejemplo de los pólipos de agua dulce Hydra, en el último número de Informes científicos .

Los desencadenantes de las contracciones espontáneas normales del tejido muscular son las llamadas células marcapasos del sistema nervioso. En un ritmo específico y sin ningún estímulo externo, emiten impulsos eléctricos, que finalmente llegan a los músculos lisos de la pared intestinal, y hacer que se contraigan. Aunque los impulsos como tales ocurren por sí mismos, su frecuencia e intensidad, sin embargo, están sujetos a influencias externas. "El ejemplo del simple pólipo de agua dulce Hydra nos ha demostrado que la colonización bacteriana del organismo puede afectar las contracciones de su cavidad digestiva. Lo más probable es que lo hagan modulando las señales subyacentes del marcapasos, "dijo el profesor Thomas Bosch, Responsable del estudio y portavoz del Centro Colaborativo de Investigación (CRC) 1182 "Origen y función de los metaorganismos". A diferencia de otros organismos más complejos, Hydra no tiene intestinos en el verdadero sentido de la palabra. Su simple cavidad corporal asume, entre otras cosas, la función de un tracto digestivo; el tejido circundante también exhibe las contracciones típicas asociadas con los intestinos más desarrollados.

Para saber cómo se regula la peristalsis en los pólipos de agua dulce, los investigadores compararon la Hydra normal que tenía una colonización bacteriana típica con aquellas a las que se les eliminó por completo el microbioma con un cóctel de antibióticos. En comparación, estos organismos sin colonización bacteriana, también conocidos como pólipos libres de gérmenes, mostraron una reducción de las contracciones en aproximadamente la mitad. Al mismo tiempo, el ritmo de los movimientos se interrumpió, y algunas de las pausas entre las contracciones fueron mucho más largas. Por lo tanto, la ausencia del microbioma típico en Hydra comprometió los movimientos peristálticos en la cavidad corporal.

En un paso más, los científicos restauraron la colonización bacteriana específica en los organismos libres de gérmenes. Inicialmente, Introdujeron cada una de las cinco especies bacterianas más comunes que se encuentran en el microbioma de Hydra de forma individual en los pólipos estériles. Resultó que esta colonización bacteriana individual no tiene un efecto apreciable sobre la frecuencia y el momento de las contracciones. Solo la reintroducción conjunta de los cinco representantes principales del microbioma condujo a una mejora notable en la peristalsis, aunque incluso entonces, el patrón de contracciones no se normalizó por completo. Curiosamente, un extracto producido a partir de las bacterias colonizadoras tuvo una influencia positiva similar.

A partir de estas observaciones, el equipo de investigación de Kiel concluyó que solo el microbioma natural de Hydra, caracterizado por un equilibrio entre las especies bacterianas presentes, puede desempeñar un importante papel de marcapasos en la peristalsis. Descubrieron que, en este caso, ciertas moléculas secretadas por las bacterias pueden intervenir en el mecanismo de control de las células marcapasos. Como tal, Las señales bacterianas pueden tener un efecto decisivo en el patrón de contracciones peristálticas espontáneas. "Pudimos demostrar por primera vez que en nuestro organismo modelo simple, el microbioma tiene una función indispensable en la frecuencia y el momento de las contracciones de los tejidos, "enfatizó Bosch.

Además, El ejemplo del organismo modelo evolutivamente antiguo Hydra nos muestra que el control de los procesos vitales de los organismos multicelulares por sus simbiontes bacterianos ya se originó muy temprano en la evolución de la vida, continuó Bosch. Estos resultados innovadores son especialmente prometedores para la investigación médica:"La explicación fundamental de la cooperación entre el organismo y el microbioma en la regulación de la peristalsis nos ayudará en el futuro a comprender la aparición de enfermedades graves, que surgen de la alteración del movimiento del intestino, "resumió Bosch.