Una amplia gama de bacterias y otros microorganismos que habitan nuestro sistema digestivo, desempeña un papel fundamental en la conversión de los alimentos en energía. Muchos de estos microbios siguen ciclos rítmicos de actividad a lo largo del día. Sin embargo, las dietas ricas en grasas y otros factores pueden alterar estos ritmos y contribuir a enfermedades metabólicas.
Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California en San Diego utilizó la alimentación con restricción de tiempo (TRF), una intervención que limita la ingesta dietética a un breve periodo de tiempo cada día, para restaurar los ritmos microbianos de una dieta rica en grasas. Mediante el análisis de las fluctuaciones diarias en la expresión génica microbiana, identificaron una enzima específica la hidrolasa de sales biliares (BSH) que parece desempeñar un papel en la protección de la salud metabólica.
Posteriormente, modificaron el gen bsh para crear una bacteria intestinal inofensiva y descubrieron que este microbio modificado redujo la grasa corporal, mejoro la sensibilidad a la insulina y un mejor control de la glucosa, imitando así los efectos de la alimentación con restricción horaria. Los hallazgos podrían contribuir al desarrollo de terapias dirigidas para la obesidad, la diabetes y otras enfermedades metabólicas en humanos.
Para explorar cómo el TRF afecta la función microbiana, los investigadores emplearon una técnica llamada metatranscriptómica, que mide la expresión génica en tiempo real en las bacterias intestinales. Dado que el TRF modifica el momento de la ingesta de alimentos, el equipo planteó la hipótesis de que impulsaría cambios temporales en la actividad microbiana que los métodos convencionales no pueden registrar. Para probar esto, estudiaron la función del microbioma intestinal en tres grupos de ratones: uno alimentado con una dieta alta en grasas bajo TRF (ocho horas por día), uno alimentado con la misma dieta con comida disponible durante todo el día y un grupo de control alimentado con una dieta estándar con acceso sin restricciones.
Despues de 8 semanas el TRF protegió a los ratones de la disfunción metabólica, incluso con una dieta rica en grasas. Esto replica hallazgos previos y confirma los efectos beneficiosos del TRF sobre la regulación de la glucosa y la composición corporal. La metatranscriptómica detectó fluctuaciones en la actividad de los genes microbianos que coincidían estrechamente con el momento de la ingesta de alimentos, lo que ayudó a explicar cómo el TRF influye en el metabolismo, no solo cambiando qué microbios están presentes, sino alterando lo que hacen y cuándo lo hacen.
El TRF restableció parcialmente los ritmos diarios de la actividad génica microbiana, ausentes en los ratones que consumieron una dieta rica en grasas durante todo el día. Si bien el TRF no restableció por completo el ciclo funcional observado en los ratones de control sanos, sí indujo cambios distintivos en la actividad microbiana, preservando la expresión temporal de los genes microbianos implicados en el metabolismo de carbohidratos y lípidos.
Estos cambios funcionales solo fueron evidentes a nivel de ARN mediante el uso de la metatranscriptómica. La metagenómica, un método más tradicional, solo identificó los genes presentes en la comunidad microbiana.
El equipo se centró en la transcripción de BSH, una enzima conocida por descomponer las grasas durante la digestión e influir en el metabolismo de la glucosa. TRF resultó en la expresión del gen bsh durante el día en la bacteria intestinal Dubosiella newyorkensis, que tiene un equivalente funcional en humanos. Con este conocimiento, los investigadores diseñaron un conjunto de bacterias intestinales para expresar diferentes versiones del gen bsh. Estas incluían variantes de bacterias más activas con una alimentación rica en grasas, en condiciones normales y bajo TRF. Al probarlas en ratones, solo la versión de D. newyorkensis, que se expresó con mayor intensidad durante el TRF, produjo mejoras metabólicas.
El siguiente paso es probar las bacterias modificadas en ratones con obesidad o diabetes causada por una dieta alta en grasas para comprobar si los beneficios observados se mantienen en modelos de enfermedad.
El estudio se publicó hoy en la revista Cell Host & Microbe.
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