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jueves, 28 de noviembre de 2024

Café y microbiota intestinal

 


Cuando estaba en San Diego, realizando mi estancia postdoctoral, había una publicación semanal de distribución gratuita que se llamaba el San Diego Reader (todavía existe) y en la que se recogían diferentes noticias y eventos locales. También aparecían algunas tiras de cómic y una de ellas estaba dedicada a un peculiar superhéroe: Too Much Coffee Man. Una vez publicaron una hoja entera con una ilustración en blanco y negro que me hizo bastante gracia, lo que me llevó a recortarla y ponerla en mi mesa de trabajo. Y es que en aquellas fecha tomaba bastante café. El artículo que se ha publicado recientemente en Nature Microbiology me ha hecho recordarla y gracias a San Google he podido encontrarla, pero en color. 

Los investigadores han estudiado la asociación entre el consumo de café y la composición de la microbiota. De hecho, parece que es el alimento que más efecto tiene sobre la microbiota intestinal. Han examinado los datos metagenómicos de más de 22.867 personas de Estados Unidos y de Reino Unido y luego los han comparado con otros datos metagenómicos de diversas bases de datos (211 cohortes, 54.198 personas, más de 40 países) , comparando grupos entre los no bebedores de café, bebedores moderados (menos de 3 tazas/día) y grandes bebedores (más de 3 tazas/día). También han incluido grupos de personas que consumen café descafeinado. Y lo que han encontrado es que hay una serie de especies bacterias que se ven favorecidas, sobre todo la especie Lawsonibacter asaccharolyticus, que había sido descrita como probiótico por su producción de butirato. La presencia de esta bacteria en la microbiota intestinal indica que la persona es un bebedor de café con un 95% de probabilidades. Además, cuanto más café se bebe, más abundante es dicha bacteria. En el grupo de grandes bebedores, la abundancia de dicha bacteria es ocho veces mayor que en la de no bebedores. Y otro dato importante más. La bacteria se ha encontrado tanto en los que beben café normal como café descafeinado. Así que el crecimiento de dicha bacteria no se debe a la cafeína, sino a otros componentes del café, seguramente polifenoles como el ácido clorogénico que es metabolizado primero a ácido cafeico y ácido quínico y posteriormente a ácido dihidroferúlico, vanillina y otros compuestos. Esto ha sido confirmado mediante estudios in vitro del crecimiento de dicha bacteria en ausencia y presencia de café.

Una ventaja de haber escogido el café frente a otro tipo de alimentos, es que las personas que lo consumen lo hacen de manera regular. Uno sabe si se toma uno o dos cafés al día, pero no sabe con la misma precisión  cuantas veces toma a la semana coliflor, pescado o carne. Sus datos indica que L. asaccharolyticus es una bacteria ubicua en las poblaciones adultas de las sociedades occidentales, mientras que en otras poblaciones es poco frecuente como en China, o está casi ausente como en la India, países donde lo que se bebe es té, sobre todo en el último. Una de las excepciones de las sociedades occidentales es Argentina, cosa que no debe extrañarnos ya que allí la bebida nacional es el mate (ver figura).

Gráfica en la que se muestra el consumo de café (kg por año) y la prevalencia de la bacteria


Gráfica en la que se muestra el consumo de café (kg por año) y la prevalencia de la bacteria L. asaccharolyticus tanto en poblaciones sanas (healthy) como enfermas (diseased). Origen de la imagen: Manghi et al. 2024.


L. asaccharolyticus no es la única especie bacteriana favorecida por el consumo de café. Otras 115 especies también se ven favorecidas, aunque estás han sido caracterizadas solo a nivel de genomas identificados en la muestra (SGB, species-level genome bin). Entre ellas se encuentran dos especies de  Faecalibacterium y dos de Alistipes. También han encontrado cambios en la composición del metaboloma intestinal tras la ingesta de café. Los autores reconocen que se necesitan más estudios para comprender los mecanismos moleculares subyacentes que expliquen la estimulación del crecimiento de L. asaccharolyticus. Asimismo, subrayan la importancia de replicar estos hallazgos en poblaciones más diversas para validar su aplicabilidad general.








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miércoles, 2 de octubre de 2024

Lo que está debajo




¿Ha visto la película "Temblores"? Es una divertida película de terror con monstruos protagonizada por Kevin Bacon y Fred Ward. La historia se desarrolla en un pueblo perdido del desierto de Nevada que es asediado por unos gusanos gigantes que viven bajo tierra (como los gusanos de Dune). Los protagonistas tendrán que usar todo su (poco) ingenio para evitar ser devorados por los monstruos subterráneos.

Pues bien, parece que debajo de nuestros pies se esconde algo mucho más peligroso y no parece que le estemos haciendo caso. Se trata de los ARGs, las siglas de "Antibiotic Resistance Genes" o genes de resistencia a los antibióticos. El artículo "Vertical migration and leaching behavior of antibiotic resistance genes in soil during rainfall" describe cómo dichos genes pueden "viajar" a través del suelo gracias a la lluvia y de esa manera acabar contaminando las aguas subterráneas.

Los suelos están llenos de microbios, muchos de ellos son esenciales para la agricultura ya que descomponen sustancias orgánicas complejas en nutrientes más sencillos y de esa forma permiten a las plantas absorberlos. La fuente de muchos de esos nutrientes y microbios es el uso de estiércol compostado en los cultivos. Y muchas veces el estiércol proviene de animales que han sido tratados con antibióticos. Así que tenemos una presión de selección para que las bacterias que contenga ARGs estén presentes en gran número. Durante el proceso de compostaje esas bacterias pueden morir y liberar sus contenido, y aquí es donde empieza el problema. Los genes ARGs suelen estar en plásmidos (u otros elementos genéticos móviles), y los plásmidos son bastante estables. A primera vista, esto no parece un problema si los genes de resistencia se quedan en el suelo. Sin embargo, con cada evento de lluvia, estos ARGs se filtran hacia las capas más profundas del suelo, un proceso conocido como lixiviación, y pueden llegar a contaminar los acuíferos subterráneos. Además, en el camino esos ARGs pueden ser adquiridos por las bacterias presentes en el suelo, como Pseudomonas y Anaeromyxobacter, con lo que se incrementa la diseminación de las resistencias. 

Lixiviación (leaching) por lluvia (fuente de la imagen)


Los investigadores han estudiado durante un año lo que ocurre en diferentes suelos - calcáreo, neutro y ácido - de la provincia de Chongqing, una zona de China con clima monzónico subtropical. Los cultivos usados fueron cultivos rotatorios de maíz y repollo. Luego han utilizado cuatro tratamientos: sin fertilizar, fertilizante químico, fertilizante más estiércol y solo estiércol (el estiércol provenía de excrementos de pollo compostados). Finalmente tomaron muestras a tres profundidades: 20, 40 y 60 cm, que fueron analizadas mediante PCR cuantitativa para detectar los diferentes ARGs. Han  encontrado que hay varios factores que afectan a la diseminación de los ARGs. Por ejemplo, en los suelos ácidos hay una mayor migración y en los calcáreos menos. También han encontrado que los ARGs más comunes son los que protegen frente a los aminoglicósidos y a los beta-lactámicos, precisamente el tipo de antibióticos más usados.



El número promedio (A) y la abundancia normalizada (B) de ARGs y Elementos Genéticos Móviles (MGE) en el perfil del suelo y muestras de lixiviados en tres tipos de suelos bajo diferentes regímenes de fertilización recolectados durante eventos de lluvia durante todo un año. Las letras "A, B, C" del interior de las gráficas indican que hay diferencias significativas entre fertilizaciones. Las letras minúsculas "a, b, c, d" encima de las columnas indican  diferencias significativas entre muestras. Los números del eje X indican la profundidad de la toma de muestra (20, 40 y 60 cm). Las abreviaturas indican el tratamiento: CK-control, CF-fertilizante químico, CFM: mezcla fertilizante+estiércol, M: estiércol. Los colores indican el tipo de ARG detectado  (MLSB: macrólido-lincosamida-estreptogramina). Origen de la imagen: Zhang et al. 2024.


Los autores recomiendan que el uso del estiércol debería estar más controlado, sobre todo si proviene de animales tratados con antibióticos. Quizás un mayor tiempo de compostaje sea una solución para eliminar los ARGs y no poner en riesgo los acuíferos. Esperemos que la lección sea aprendida.



 

jueves, 18 de julio de 2024

Entrenando fagos



"Nada tiene sentido en la biología si no es a la luz de la evolución" es una frase de Theodosius Dobzhansky que en mi opinión debería tener rango de ley científica. Siempre digo a mis alumnos que si algún día se encuentran con alguien que no crea en la evolución biológica le pongan el vídeo que aparece arriba. En el se ve cómo en tan solo 11 días una población de la bacteria Escherichia coli que es sensible al antibiótico trimetoprim, pasa a ser totalmente resistente a base de un proceso evolutivo por mutación y selección recursiva.

Si quieres seguir leyendo, esta entrada se publicó originalmente en el blog "Microbichitos"


domingo, 23 de junio de 2024

Un biólogo en el cine: Horton




Horton (Horton Hears a Who!)

Directores: Jimmy Hayward, Steve Martino (2008)

 

Ficha cinematográfica y origen de la imagen en la IMDB

 

 

“Quizás no sea una persona pequeña. Quizás nosotros seamos grandes.”

 

Theodor Seuss Geisel, más conocido por el seudónimo de Dr Seuss, fue un famoso escritor e ilustrador infantil norteamericano. En España varias de sus obras han sido traducidas, sobre todo su personaje más famoso: The Cat in the Hat (en español El Gato en el sombrero, aunque también se le llamó El Gato Garabato). Muchas de sus historias han sido adaptadas tanto a la pequeña como a la gran pantalla, como por ejemplo Lorax y El Grinch

El personaje del elefante Horton fue creado por Seuss en 1940 en la historia Horton empolla el huevo (Horton Hatches the Egg), en la que un ave llamada Mayzie engaña al elefante Horton para que le prometa incubar su huevo.




Si quieres seguir leyendo, el resto del artículo está publicado en la revista UMH Sapiens (acceso libre)

sábado, 30 de diciembre de 2023

“Microbial pathogens in the movies”. The Making-Of.




Me encanta el cine. Soy de esas personas que consideran que Luis García Berlanga está a la altura de Cervantes o de Velázquez. Por ello no es de extrañar que desde que comencé a dar clases haya utilizado las películas, ya sean del cine o la televisión, como una forma de acercar la microbiología a mis alumnos. Hay que tener en cuenta que las películas comerciales son mucho más conocidas que los documentales. La sociedad sabe mucho más sobre el SIDA gracias a películas como Philadelphia o Dallas Buyers Club que a cualquier vídeo informativo de la OMS. Y sé que no soy el único que usa las películas para introducir algún tema de interés microbiológico. En este blog sin ir más lejos, mis compañeros Miguel y Mingo las han usado con profusión, como puede comprobarse aquí, aquí y aquí.


Enlace al artículo "Microbial Pathogens in the Movies" publicado en FEMS Microbiology Letters

Esta entrada está publicada en el blog Microbichitos. Si quieres seguir leyendo la entrada cliquea aquí.

lunes, 16 de octubre de 2023

Cómo degradan las bacterias el petróleo



Esta entrada está dedicada a Eduardo Villalobo.


El petróleo es un producto natural. Sí, ya sé que suena paradójico, pero es cierto. Es una mezcla de hidrocarburos provenientes de la acumulación de la materia orgánica generada por los seres vivos del pasado y que se ha ido acumulando y transformando en los sedimentos geológicos. Al ser una fuente de carbono hay microorganismos que son capaces de degradarla y esos microorganismos están presentes en todo tipo de ambientes, ya sean terrestres o marinos. Resulta evidente que estudiar esos microorganismos tiene una gran importancia desde el punto de vista medioambiental.

En un reciente artículo de la revista Science se describe cómo la bacteria marina Alcanivorax borkumensis (Alca para los amigos) es capaz de degradar aeróbicamente el hexadecano, uno de los muchos hidrocarburos presentes en el petróleo. Para estudiarlo han usado una cámara de microfluidos en la que han colocado gotitas de hexadecano y luego las han puesto en contacto con un cultivo de la bacteria. El hexadecano es inmiscible con el agua, así que de esa forma se simula una emulsión de gotitas de hidrocarburo rodeadas de agua. Lo primero que hace la bacteria es adherirse a la superficie de la gota de hidrocarburo y formar un biofilm que va cubriendo toda la gota. A partir de ahí la bacteria comienza a degradar las moléculas del alcano (no en vano su nombre significa "devoradora de alcanos"). Poco a poco el biofilm crece y las bacterias van haciendo desaparecer la gotita (ver el vídeo del comienzo de este post).


Degradación de una gota de hexadecano por A. borkunensis mediante la formación de un biofilm esférico. La barra de escala es de 10 micras. Fuente de la imagen: Prasad et al. 2023.

Lo que han encontrado es que las células de Alca parece que se hacen mucho más eficientes en su papel de degradadoras de hidrocarburos según pasa el tiempo. Cuando cogen  un cultivo que ha crecido durante cinco días en hexadecano y lo ponen en contacto con nuevas gotas del hidrocarburo lo que ven es que el biofilm comienza a introducirse en la gota y a hacer protusiones y tubos formando un biofilm dendrítico. La velocidad de degradación en ambos casos es la misma (un volumen celular de alcano por hora), pero la bacteria consigue de esa manera aumentar la superficie de contacto sobre la gota con lo que la degradación es muchísimo más rápida ya que más bacterias pueden contactar la gota. 


Degradación de una gota de hexadecano por A. borkunensis mediante la formación de un biofilm dendrítico. La barra de escala es de 10 micras. La región aumentada muestra los "tubos" del hidrocarburo rodeados de bacterias. Fuente de la imagen: Prasad et al. 2023.

¿Cómo consigue Alca esta adaptación bioquímica? La bacteria parece producir un biosurfactante que vuelve a la superficie bacteriana más hidrofóbica y por tanto le permite reducir la tensión superficial entre el agua y el alcano. De esa manera se incrementa la fuerza de adhesión a la gota y además permite que la célula penetre en la misma de manera mucho más eficiente. 

Aunque esto es un modelo de laboratorio los resultados obtenidos servirán para entender mucho mejor la dinámica de la biorremediación de los derrames de petróleo. La morfología de las gotas de una emulsión petróleo pueden servir para predecir cómo se va a dispersar la contaminación y cuánto tiempo puede tardarse en eliminarla mediante microorganismos. Además, también hay que tener en cuenta de que el petróleo es degradado por una comunidad de microrganismos, no por uno solo. Pero está claro que lo que puede hacer uno va a influir en el resto de la comunidad.









miércoles, 11 de octubre de 2023

Insulina Rockera

 



Muchos diabéticos deben de inyectarse insulina para mantener correctamente sus niveles de azúcar en sangre. Hay diversos dispositivos que son utilizados para suministrar el medicamento: jeringuillas, plumas, dosificadores y bombas. Todas tienen una serie de ventajas e inconvenientes, pero en todas ellas hay que perforar la piel y llegar al torrente sanguíneo para liberar la insulina. Bueno, pues quizás en un futuro no hagan falta las agujas, bastará con escuchar la canción «We Will Rock You» del grupo Queen.


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