El cafè i la calcificació d’artèria coronària

Epidemiologia: Un grup d’investigadors coordinat per Yooso Chang, del Centre d’Estudis de Cohort de la Universitat Sungkyunkwan, de Seül, publicarà properament a la revista Heart els resultats d’un estudi sobre l’associació del consum regular de cafè i la prevalença d’excés subclínic de calci en artèria coronària (indicador del procés ateroscleròtic). L’estudi, amb 25138 participants, assenyala que el consum moderat de cafè s’associa amb una menor prevalença d’aquest tret.

Esquema anatòmic de la irrigació coronària

Un estudi transversal

L’article és signat per investigadors de la Universitat Sungkyunkwan (Yuni Choi, Yoosoo Chang, Seungho Ryu, Juhee Chor, Jin Ahn, Hocheol Shin), de l’Escola de Salut Pública Johns Hopkins Bloomberg, de Baltimore (Sanjai Rampal, Yiyi Zhang, Eliseo Guallar i Joao A. C. Lima). L’estudi té en compte una cohort de 25138 persones, de tots dos sexes i de diverses edats (des de joves a persones de mitjana edat, amb una mitjana de 41,3 anys). Totes aquestes persones havien passat un exam de salut, que incloïa un qüestionari d’hàbits alimentaris (freqüència de presa d’un llistat d’aliments) i una tomografia computeritzada per a valorar els nivells de calci d’artèria coronària (CAC). Cap de les persones participants tenia signes clínics de malaltia cardiovascular.

Correlacions

Els autors empraren l’anàlisi de regressió de Tobit damunt de la puntuació de CAC i dels nivells de consum de cafè. Les anàlisis eren ajustades per minimitzar l’efecte de “variables amagades”.

De les 25138 persones, un 13,4% (3364 persones) mostraven un cert nivell de CAC (CAC>0). D’aquestes 3364 persones, n’hi havia 532 (2,1%) que mostraven nivells considerables (CAC>100).

En la cohort, el consum de cafè era de 1,8±1,5 tasses diàries. Els autors dividiren els participants en quatre grups:
- no bevedors de cafè.
- bevedors de menys d’una tassa diària.
- bevedors d’1-2 tasses diàries.
- bevedors de 3-4 tasses diàries.
- bevedors de més de 5 tasses diàries.

Pel que fa a la relació entre CAC i cafè, s’obtenia que els bevedors de cafè mostraven nivells inferiors de CAC en relació als no-bevedors, especialment en els grups de consum moderat. Aquesta associació es mantenia en els diferents grups d’edat, entre sexes, entre diferents grups segons el consum de tabac o alcohol, entre diferents grups segons l’índex de massa corporal, entre diabètics i no-diabètics, entre diferents nivells de tensió arterial o de colesterolèmia.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

El gen ARHGAP11B i l’expansió del neocòrtex humà

Neurogenètica: Per entendre allò que diferencia l’espècie humana dels altres grans simis hom pot recórrer a la psicologia comparada, a la genòmica comparada o a d’altres aproximacions. Per exemple, l’anatomia comparada assenyala el major desenvolupament del neocòrtex cerebral humà. L’embriologia comparada assenyala que aquest augment s’explica per un procés de corticogènesi fetal, que dóna lloc a més neurones a partir de progenitors basals de la zona subventricular. El grup de recerca de Wieland Huttner treballa en la biologia molecular de la neurogènesi de mamífers, preferentment amb ratolins com a model animal, i sovint amb aproximacions comparades ratolí-humà. En un article a Science fan anàlisis transcriptòmiques de diferents subpoblacions progenitores del neocòrtex murí i humà.

Dibuix que representa l’estructura cel·lular del neocòrtex. Les neurones que integren la columna cortical es produeixen per la diferenciació de cèl·lules neuroepitelials

Cinquanta-sis gens

La comparació murí-humà entre els transcriptomes permet a Florio et al. elaborar un llistat de 56 gens que s’expressen preferencialment en la glia radial apical i basal humana, i pels quals no existeix l’ortòleg corresponent en ratolins.

ARHGAP11B

Florio et al. examinen després els nivells d’expressió d’aquests 56 gens segons la polaritat de la glia. El gen que més es correlaciona amb aquest eix basal-apical és el ARHGAP11B.

El gen ARHGAP11B es troba en el braç llarg del cromosoma 15 (15q13.2). El gen ARHGAP11B codifica la informació per a una proteïna activadora de Rho GTPases.

El gen ARHGAP11B és el gen germà de ARHGAP11A, situat en la mateixa regió cromosòmica. La duplicació del gen ARHGAP11 que donà lloc a aquests dos gens fills és present en el genoma humà, però no pas en el genoma del ximpanzè. Cal pensar que es tractaria, doncs, d’un tret específic del llinatge humà.

L’acció del gen ARHGAP11B en el neocòrtex

Florio et al., en un model de ratolí, indueixen l’expressió del gen humà ARHGAP11B. Observen que el gen promou la generació i renovació de progenitors basals. Com a resultat augmenta l’àrea de la placa cortical i es fomenta la girificació.

Els autors dedueixen que ARHGAP11B contribuí a l’expansió evolutiva del neocòrtex humà.

Publicat dins de 5. La Intel·ligència | Envia un comentari

L’epigenoma humà: modificació d’histones, accessibilitat, metilació i expressió

Epigenòmica humana: El genoma humà no és un text sense context. No ho és des d’una perspectiva evolutiva, però tampoc ho és des d’una perspectiva biològica. El dogma central de la biologia molecular, com tots els dogmes, es complementa amb el seu antidogma. La informació genòmica determina la informació transcriptòmica, i la transcriptòmica la proteòmica, al temps que la proteòmica ho fa amb la metabolòmica. Però el genoma no es replica sol, no es transcriu sol, no es repara sol. Ho fa a través d’una secció de la maquinària proteica, amb la intervenció d’una plèade de molècules d’ARN, i amb la modulació d’elements “metabòlics”. Allò que passa “damunt” del genoma és l’epigenoma. Sota aquest concepte s’entenen diversos aspectes. Aspecte central és l’expressió d’aquest genoma (transcripció a ARN, traducció a proteïna). Aquesta expressió és regulada a través de canvis en l’accessibilitat de l’ADN a la maquinària proteica, una part dels quals són regulats mitjançant modificacions bioquímiques (metilacions/desmetilacions, etc.) ja sigui de l’ADN o de les proteïnes que l’empaquen (histones, etc.). El NIH Roadmap Epigenomics Mapping Consortium vol cartografiar el genoma humà pel que fa als llocs de metilació d’ADN, les modificacions d’histones, l’accessibilitat de cromatina i les zones que transcriuen a les petites molècules reguladores d’ARN. A la revista Nature es publica ara una anàlisi integrativa de 111 epigenomes humans de referència.

La visió de l’ADN com una doble hèlix (1) explica l’estructura primària de la molècula genòmica. Però aquesta cadena es plega al voltant d’histones (fil de cromatina) i d’altres proteïnes fins a formar el cromosoma (3, 4, 5).

Una col·lecció d’epigenomes humans de cèl·lules troncals i diferenciades

Simplificadament, podriem dir que el genoma humà és constant en cadascun dels nuclis de les cèl·lules humanes. No és del tot així, és clar. Hi ha diferències entre individus, poques potser, però suficients per fonamentar la variabilitat hereditària humana. També n’hi ha entre les cèl·lules d’un mateix organismes, a través de mutacions o de reordenaments cromosòmics. Però no és el genoma el que explica la diversificació de les nostres cèl·lules en més de 200 tipus diferents. Això ho expliquen variacions epigenòmiques, les quals alhora també responen també a estímuls externs, ambientals.

El mapa que ofereixen el Roadmap Epigenomics i els seus col·laboradors, doncs, no és un mapa senzill. No és una successió linial com gairebé ho és el genoma. És el resultat de la integració de 111 mapes epigenòmics humans, corresponents a cèl·lules progenitores (= cèl·lules troncals, cèl·lules mare) i a cèl·lules diferenciades (= cèl·lules tissulars). Cada mapa individual registra en un tipus cel·lular concret patrons de modifició d’histones, d’accessibilitat d’ADN, de metilació d’ADN i d’expressió d’ARN.

Amb la visió de conjunt, es vol oferir un mapa global d’elements reguladors, i com aquests elements coordinen els processos de diferenciació/resposta cel·lular. La variació genètica subjacent (tant la neutra com l’associada a malalties) té una expressió epigenètica diferent en diferents teixits.

Aquesta és una eina per aprofundir en l’anotació de la informació biològica. Recerques fonamentals en la fisiologia molecular en treuran profit. Més rellevantment, també ho faran la patologia i la terapèutica moleculars, sempre que hom no s’ofegui en la mar de dades.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La divisió del treball per sexe i edat entre els neandertals

Paleoantropologia: Almudena Estalrich i Antonio Rosas publicaran properament al Journal of Human Evolution un article en el que utilitza dades de desgast dentari en restes de 19 individus classificats com a neandertals. Les restes procedeixen dels jaciments de l’Hortus, Spy i El Sidrón per relacionar indicis d’activitat amb l’edat i el sexe.

Algunes marques de desgast de dents frontals s’associen a l’ús de la boca com a “tercera mà” en diverses tasques laborals. Estalrich i Rosas es fixen en “estriacions culturals” i en “microfractures”. Les estriacions culturals són les que es detecten en la superfície labial, i que s’han estudiat tant en restes paleontològiques com en societats caçadores-recol·lectores modernes. Les microfractures estudiades, que afecten l’esmalt o la dentina, són les que es produeixen en vida.

Les estriacions culturals són presents en tots els individus estudiats. Les presents en individus adults de sexe femení, però, són més llargues que en els adults de sexe masculí

Les microfractures són també presents en diferents grups de sexe i edat. En els individus de sexe masculí solen detectar-se en la dentició maxil·lar (superior), mentre que en els individus de sexe femení apareixen més aviat en la dentició mandibular (inferior).

Estalrich i Rosas conclouen que aquestes diferències són un registre de l’existència d’una divisió/diferenciació per edat i sexe entre els neandertals en tasques no associades a l’aportació d’aliments. Aquest és un argument contra la idea que la substitució dels neandertals pels cromanyons fou propiciada per l’existència d’especialització de treball per sexe i edat entre els cromanyons.

Publicat dins de 5. La Intel·ligència | Envia un comentari

Llinatges i cognoms

Genètica genealògica: És particularment en els estudis semítics on més producció hi ha hagut de recerques sobre genètica genealògica o genealogia genètica, és a dir en l’estudi de la correlació entre la diversitat genètica i la memòria genealògica. Neus Solé-Morata, Jaume Bertranpetit, David Comas i Francesc Calafell publiquen ara un article en aquest sentit sobre 50 cognoms catalans.

Llinatge patrilinial: cromosoma Y i cognom

L’antroponímia catalana bàsica, com la d’altres indrets dels països cristians occidentals, consisteix en un nom de font i un nom de família. El nom de família o cognom és heretat del pare. Teòricament els cognoms s’hereten patrilinialment. En aquest sentit seguirien una herència paterna anàloga a la transmissió del cromosoma Y, present únicament en el sexe heterogamètic (habitualment masculí). La fracció no-recombinant del cromosoma Y, en efecte, es distribueix tal com ho feien les ànimes en els esquemes patriarcalistes del “traducianisme”. Tan sols mutacions poden afectar la continuïtat d’aquest llinatge i, alhora, és a través d’elles que és possible reconstruir un arbre genealògic patrilinial de les poblacions humanes. Entenguem clar, que el cromosoma Y és tan sols una part ínfima del genoma humà. Però això també val pel que fa als cognoms: de tots els que han dut els nostres ancestres, únicament portem un del principal.

La transmissió de cognoms, però, no segueix un esquema patrilinial perfecte. L’adopció de cognoms fou un procés llarg i això es reflecteix en la diversitat d’etimologies (patronímics, toponímics, noms d’oficis, malnoms, etc.). Els cognoms solen ser polifilètics, és a dir tindre orígens genealògics múltiples. També hem d’entendre que les atribucions de paternitat legal (i la consegüent transmissió cognominal) no sempre es corresponen a la paternitat biològica, ho sàpiguen o no els afectats. La filiació adoptiva també transmet cognoms. D’altra banda, en alguns casos s’hereta el cognom matern, per qüestions de pubillatge, de naixement extramatrimonial, etc. Per totes aquestes raons la correspondència entre llinatge de cromosoma Y i llinatge de cognom no és perfecta.

2500 participants

En l’estudi de Solé-Morata et al. s’han genotipat un total de 2500 persones de sexe masculí, portadores de 50 cognoms catalans. El genotipatge consistia en la determinació de 17 llocs de repetició breu en tàndem (STR) i 68 polimorfismes mononucleotídics (SNP). El genotipatge del cromosoma Y era comparat amb els cognoms de la mostra.

Creuant les dades, Solé-Morata reconstrueixen l’arbre filogenètic patrilinial dels participants, estructurat en base d’ancestres comuns que visqueren en èpoques diferents.

La diversitat d’haplotips de cromosoma Y correlaciona positivament amb la freqüència de cognoms. Efectivament, els cognoms més freqüents són els que presenten més diversitat cromosòmica, indica del seu caràcter elevadament polifilètic. Els cognoms més rars, en canvi, són els que mostres més indicis de co-descendència, és a dir que pràcticament tots els seus portadors descendeixen d’un ancestre comú que, presumiblement, ja duria aquest cognom.

Solé-Morata estimen en 1,5-2,6% per generació, la taxa en la qual s’introdueix en un cognom un llinatge cromosòmic aliè (bé sigui per una paternitat espúria, per adopció o per transmissió del cognom per via femenina).

Un xic d’història

La major part dels cognoms catalans remunten als segles XII-XIII. El sistema de cognom d’herència paterna s’imposà doncs relativament aviat en comparació amb altres regions europees. Però si seguim les dades de Solé-Morata veiem com els ancestres comuns dels 50 cognoms analitzats van viure, de mitjana, fa uns 500 anys. Aquesta separació temporal, els autors l’atribueixen a una sistematització lenta de la transmissió paternal (que no s’hauria afermat abans del 1500). Però també hem de pensar que de tots els llinatges paterns presents en els segles XII-XV, una bona part s’han extingit. Amb una mostra més àmplia, potser hom hauria trobat ancestres comuns una mica més remots.

L’etimologia del cognom ens diu coses sobre l’origen. Solé-Morata et al. assenyalen com els portadors de cognom d’etimologia àrab tendeixen també a ser portadors d’haplotips de cromosoma Y associats al nord d’Àfrica.

Aquests coneixements poden tindre aplicacions forenses. Si es determina l’haplotip del cromosoma Y, hom té una sensibilitat del 60% per predir-ne el cognom, per bé que amb un 17% de falsos positius.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Una espora de coberta de titani i vanadi?

Des de fa unes setmanes, l’equip de Milton Wainwright del Buckhingham Centre for Astrobiology (BCAB) fa circular imatges i articles en revistes informals sobre una mena d’espora de coberta metàl·lica (aliatge de titani i vanadi) que contindria en l’interior un líquid d’aparença biològica. L’espora forma part de materials estratosfèrics recollits per aquest grup de recerca. Veurem quins detalls ens ofereix Wainwright en les properes setmanes sobre el particular. El més probable és que quedi en no res, o que ja no pugui fer-se una anàlisi mínimament acceptable del líquid que contenia aquesta suposada espora metàl·lica. Wainwright hipotetitza que podria tractar-se d’una espora d’origen al·lienígena, potser artificial i tot.

Publicat dins de 2. La Terra | Envia un comentari

Àcid nítric amb sulfur fèrric: el sinistre d’Igualada

Una barreja accidental d’àcid nítric amb sulfur fèrric en una planta del polígon de Les Comes provocà ahir al matí (dijous 12) un núvol irritant de color taronja. S’hi van activar els protocols de risc químic, especialment pel que fa al confinament de veïns durant hores, i s’hi va atendre 16 persones afectades per cremades o per irritació. Unes 22 persones reportaren al 061 dificultats respiratòries.

Entre les reaccions produïdes:
Fe2O3(s) + 6HNO3(aq) → 2Fe(NO3)3(aq) + 3H2O

Publicat dins de 6. La Civilització | 1 comentari

J. William Schopf i la hipòtesi nul·la de l’evolució: morfologia, hàbitat i organització de la microbiota del sofre

Paleomicrobiologia: Les recerques de James William Schopf (*Urbana, Illinois, 27.9.1941) rarament deixen indiferent. No ha estat excepció l’article més recent que encapçala a la revista PNAS. Schopf hi fa una comparació entre fòssils de microbiotes d’aigües fondes recicladores de sofre de fa 2300 i 1800 milions d’anys i comunitats actuals. “La similitud marcada de morfologia microbiana, hàbitat i organització d’aquestes comunitats fòssils amb els llurs homòlegs moderns documenta un canvi excepcionalment lent (hipobraditèlic) que, si fos paral·lel a la biologia molecular, seria una prova d’estasi evolutiva extrema”. És en el condicional (“if paralleled by their molecular biology”) on s’han exclamat les protestes. Uns diuen que, en el segle XXI, les taxes evolutives no es poden mesurar únicament per morfologia. Uns altres recorden que la biologia molecular no pot dir gairebé res sobre aquests microfòssils. I, com és habitual, des de fa gairebé tres dècades, es repeteixen les fórmules d’escepticisme sobre les interpretacions paleontològiques de Schopf.

Comunitats microbianes fòssils

Schopf és d’Illinois, es formà a Harvard i, des del 1968, és professor de la Universitat de Califòrnia a Los Angeles, on fa trenta anys que és co-director del Centre d’Estudi d’Evolució i Origen de la Vida. Però la pàtria científica de Schopf és a l’Àustràlia Occidental, concretament al crató de Pilbara, un dels trossos d’escorça continental antiga millor conservat. Parlem de terrenys formats fa 3600-2700 anys, i que són una finestra de l’era arqueana. Schopf ha estat pioner en la recerca dels microfòssils que reporten les primeres comunitats microbianes i de les diferents transicions que hi seguiren, com les primeres cèl·lules eucariòtiques.

En aquest article, Schopf et al. reporten a Austràlia Occidental fòssils de comunitats microbianes de la formació de “Duck Creek”, que té una antiguitat de 1800 milions d’anys. També analitzen fòssils de comunitats microbianes del grup Turee Creek, també a Austràlia Occidental, de 2300 milions d’anys.

Schopf et al. interpreten aquestes comunitats microbianes com a comunitats d’aigües fondes (la de Turee Creek Group) o comunitats sub-superficials de fons marins (la de Duck Creek Formation). Són ensamblatges de microorganismes amb metabolismes lligats al cicle del sofre (reductors de sulfats/sulfits; quimioautòtrofs dels sofre; fotoautòtrofs de H2S, etc.).

Aquestes comunitats microbianes serien posteriors (o, com a màxim, contemporànies) de l’anomenat “Gran Esdeveniment Oxidatiu”, produït fa 2400-2200 milions d’anys. Els microorganismes del sofre s’hi adaptaren. D’una banda, l’augment d’oxigen era un motor per als organismes quimiòtrofs per a la generació de sulfat (i de nitrat). De l’altra banda, aquestes condicions oxidants limitaven la difusió d’aquestes comunitats a fons o a aigües relativament anòxics.

L’estasi evolutiva

Schopf et al. remarquen les similituds morfològiques entre aquests fòssils i comunitats microbianes del sofre oceàniques dels nostres dies. L’hàbitat i l’organització dels diferents components també són similars. Dos mil milions d’anys el separen. Schopf et al. afirmen que aquesta similitud “és consistent amb la hipòtesi nul·la de l’evolució darwiniana: que si no hi ha canvi en l’ambient físic-biològic d’un ecosistema ben adaptat, els seus components biòtics romandran similarment immutats“.

És clar que la similitud morfològica no implica necessàriament una “estasi evolutiva”. Com que no podem conèixer l’estructura genètica dels microfòssils, no la podem comparar amb l’actual. Sí que és possible, en canvi, l’estudi metagenòmic de comunitats microbianes actuals. Bé podria ser que diferents llinatges bacterians s’haguessin adaptat a nítxols ecològics semblants. Tot i amb tot, si mirem les coses a nivell morfològic l’afirmació de Schopf et al. sembla justificada.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

L’autosi: un tipus de mort cel·lular programada

En el 1972, John Foxton Ross Kerr formulà el concepte de “mort cel·lular programada” (= “necrosi cel·lular programada”) en contradistinció a la “mort cel·lular traumàtica” (= “necrosi cel·lular traumàtica”). A suggeriment de l’hel·lenista James Cormack, s’estimà més simplificar la terminologia, reservar el mot “necrosi” a la “mort cel·lular traumàtica” i utilitzar el mot “apoptosi” per a la “mort cel·lular programada”, i així quedà consignat (Kerr et al., 1972). A començament dels anys 1990 s’hi afegí un tercer tipus. En els darrers anys s’ha consolidat la tipificació de la mort cel·lular en “Tipus I” (apoptosi), “Tipus II” (mort cel·lular autofàgica) i “Tipus III” (necrosi). Aquest “tipus II” de mort cel·lular fou definit per una vacuolització autofàgica a gran escala del citoplasma. Aquest procés de mort cel·lular participa en el desenvolupament embrionari i el manteniment de teixits. L’autofàgia, sense arribar a nivells letals, participa en l’homeostasi cel·lular. Recentment, el grup de recerca de Beth Levine, de la University of Texas Southwestern Medical Center (Dallas), ha postulat un altre mecanisme, l’autosi. L’autosi seria un tipus de mort cel·lular autofàgica programada, mediada per la bomba ATPasa de sodi/potassi, amb característiques morfològiques diferencials, i que desencadenada per diferents estímuls (pèptids pro-autofàgics, manca de nutrients, isquèmia). Naturalment, de la mateixa manera que hi ha qui considera que el “Tipus II” no és ben establert (l’autofàgia pot ser més la conseqüència d’un procés necròtic que no la causa, o bé fins i tot un mecanisme de protecció), l’autosi ha estat contestada. Liu Y. i B. Levine fan una revisió de l’autosi i de la mort cel·lular autofàgica que apareix en el darrer número de la revista Cell Death & Differentiation.

L’estat de la qüestió

Els mecanismes de fagocitosi, pinocitosi, etc., permeten la cèl·lula d’adquirir materials aliens. La maquinària lisosomal és la responsable de la digestió d’aquests materials i ulterior assimilació. Alhora, també és responsable de l’autofàgia, és a dir de la digestió d’orgànuls de la pròpia cèl·lula. L’autofàgia apareix com a resposta/adaptació cel·lular a condicions estressants. Si els nivells d’autofàgia esdevenen excessius, però, condueixen a la mort cel·lular.

L’autosi ha estat observada en cultius cel·lulars. Les cèl·lules autòtiques augmenten la seva adhesió al substrat, pateixen un engruiximent de l’espai perinuclear i l’engrandiment i fragmentació del reticle endoplasmàtic. Aquest tipus de mort cel·lular depèn de l’autofàgia i no implica la mobilització de la maquinària molecular típica de l’apoptosi. L’autosi és un procés actiu i, en aquest sentit, depèn de la font energètica aportada per la bomba ATPasa de Na+/K+.

L’acceptació de l’autosi, però, depèn d’un esclariment dels processos que l’inicien i la duen a terme. Cal definir més àmpliament els seus marcadors. Cal demanar-se si l’autosi i la mort cel·lular autofàgica són o no són el mateix procés. Cal saber, a més, quina és la rellevància fisiopatològica de l’autosi.

Les línies de recerca obertes

En la maquinària molecular implicada en l’autofàgia podem esmentar les proteïnes Atg, presents en un ample ventall d’organismes. Algunes de les proteïnes Atg participen en la transformació de vesícules existents o en la síntesi de noves que donaran lloc a l’autofagosoma madur. La unió de l’autofagosoma amb el lisosoma produeix l’autolisosoma, on els continguts atrapats en l’autofagosoma són digerits pels enzims lisosomals. Es tracta d’una maquinària diferenciada de les vies apoptòtiques, però no del tot desvinculada.

La inactivació genètica de gens autofàgics com Atg7 o beclin 1, o la inactivació farmacològica de l’autofàgia (amb 3-metiladenina) s’han revelat com a protectives en models de mort neutronal induïda per isquèmia. Aquestes i altres observacions són la base de reconèixer l’autosi com un procés rellevant en la mort cel·lular no-apoptòtica.

Com diuen els dos autors d’aquesta revisió, “la descoberta de l’autosi hauria d’estimular l’exploració dels mecanismes moleculars d’aquesta forma de mort cel·lular (…) i és probable que fornirà noves dianes per a estratègies terapèutiques“.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La composició taxonòmica de la microbiota intestinal i la penetrabilitat de la mucosa

La microbiota intestinal és especialment abundant i rica en les porcions distals de l’intestí prim (íleum) i en l’intestí gros, que són les que més contribueixen al contingut bacterià de la femta (1015 bacteris/kg). N’hi pot haver centenars d’espècies bacterianes. Entre els grans grups bacterians dominen els bacteroidetes i els firmicutes, seguits a distància per proteobacteris, verrucomicrobis, actinobacteris, fusobacteris i cianobacteris. La relació entre la microbiota intestinal i la funcionalitat digestiva ha estat llargament estudiada. Un model animal habitual són colònies de ratolins (Mus musculus) C57BL/6, una soca isogènica, en el sentit de l’homogeneïtat genètica, criats en sales lliures de patògens específics. Malgrat l’homogeneïtat de substrat genètic i de condicions ambientals, poden aparèixer diferències en la composició de la microbiota intestinal. El grup de recerca de Malin E. V. Johansson, del Departament de Bioquímica Mèdica, ha aprofitat les diferències de microbiota registrades en ratolins C57BL/6 criats en dues sales diferents de condicions idèntiques. En un article publicat a EMBO reports, Hedvig E. Jakobsson et al. comparen aquestes dues colònies de ratolins. Si bé estructuralment les dues colònies de ratolins mostren un gruix equivalent de mucositat colònica, registren una diferència funcional. En una d’elles, la mucositat resulta penetrable a bacteris o a partícules d’una mida similar.

Les diferències de microbiota intestinal en els ratolins de les dues sales

L’origen de la diferència de la microbiota intestinal en les dues sales es deu en darrer terme a l’alimentació. En cada sala s’administrava en les gàbies del ratolins pinsos diferents. Per controlar aquest efecte, Jakobsson et al. sotmeteren a grups de les colònies al mateix tipus de pinso, una part dels quals reberen aquest pinso autoclavat. En aquest experiment trobaren que els ratolins crescuts amb pinso autoclavat fan femta tova. Els ratolins de la Sala 1 creixien més ràpidament que no pas els de la Sala 2 quan rebien el pinso sense autoclavar.

En la comparació de la microbiota, Jakobsson et al. empren dades de seqüenciació del gen ARNr 16S en la llum de l’íleum, del cec i del colons distal, així com de la mucositat de l’íleum i del colon distal. Les microbiotes dels ratolins de Sala 1 i de Sala 2 diferien en una anàlisi de components principals d’aquests perfils taxonòmics. La diferència persistia fins i tot en els grups de ratolins alimentats amb pinso autoclavat. Com és d’esperar, la major diversitat bacteriana té lloc en el colon distal.

L’anàlisi de components principals (PC1 i PC2) de la seqüenciació de l’ARNr 16S mostra la disparitat dels ratolins de “Room 1″ i “Room 2″ (A). La raó de les diferències és complexa, però cal assenyalar en els ratolins de la Sala 1 la major presència de bacteris de la classe dels erisipelotrics (especialment del gènere Allobaculum) o del gènere Anaerostipes (de la classe dels clostridis). En la sala 2 destaca la presència de bacteris de la divisió TM7 (C)

En resum, els autors conclouen que les dues colònies de ratolins presenten microbiotes estables diferenciades, transmeses de manera vertical.

La penetrabilitat del mucus

L’anàlisi de la penetrabilitat de la mucositat intestinal es va fer amb perles de diferents mides i colors, que poden ser després rastrejades en preparacions histològiques. Mentre els ratolins de la Sala 1 presenten la impenetrabilitat típica (la present en ratolins de vida lliure), en la Sala 2 la penetrabilitat és molt superior.

Aquesta diferència en penetrabilitat no té conseqüències aparents. L’estudi histològic mostra, en tot cas, que els ratolins de la Sala 2 mostren poca separació entre les poblacions bacterianes i l’epiteli intestinal.

La relació causal

La correlació entre diferències de microbiota i penetrabilitat de la capa de mucositat no implica una relació causal. Per això, els autors intentaren reproduir les microbiotes estudiades en ratolins axènics. Els fenotipis de mucositat es reproduïen, de manera que hom pot pensar en una relació causal. Aquest efecte deu dependre d’un nombre limitat d’espècies bacterianes, materials de les quals influirien en la secreció de mucositat per part de l’epiteli. Els autors consideren poc clar que el gènere Allobaculum tingui un paper en el foment d’una capa mucosa impenetrable, cosa que els afavoriria selectivament per aprofitar millor els recursos nutricional de les zones externes de la mucositat. Sigui com sigui, sembla que la composició de la microbiota influeix en una bona separació entre ella mateixa i l’epiteli.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari