El equipo de Investigación de UTSW dirigido por la Dra. Lora Hooper identificaron la microbiota intestinal programa ritmos diurnos en el metabolismo del huésped a través de la histona desacetilasa 3, el estudio fue publicado por la revista científica Science.
El estudio, realizado en ratones, reveló que HDAC3 activa genes involucrados en la absorción de grasa. Descubrieron que HDAC3 interactúa con la maquinaria del reloj biológico dentro del intestino para refinar el flujo y reflujo rítmico de proteínas que mejoran la absorción de grasa. Esta regulación ocurre durante el día en humanos, que comen durante el día, y en la noche en ratones, que comen de noche.
”El microbioma en realidad se comunica con nuestra maquinaria metabólica para hacer que la absorción de grasa sea más eficiente. Pero cuando la grasa es excesiva, esta comunicación puede provocar obesidad. Si lo mismo está sucediendo en otros mamíferos, incluidos los humanos, es el tema de futuros estudios”
Para retroceder en el tiempo, la historia realmente comienza con unos pocos ratones y una diafonía entre dos laboratorios en UT Southwestern. Hooper dirige la colonia de ratones libres de gérmenes de la Universidad, que se crían en entornos que no tienen microbios.
Las modificaciones de histonas, que están hechas por enzimas como HDAC3, controlan la expresión de genes que a su vez producen proteínas que llevan a cabo el trabajo de la célula. No hace mucho tiempo, el laboratorio de Hooper decidió hacer un estudio con ratones sobre las modificaciones de histonas que parecían aumentar y disminuir junto con los ritmos circadianos.
“Lo llamamos la dieta de la comida basura. La mayoría de los ratones con esa dieta se vuelven obesos. Para nuestra sorpresa, aquellos que no tenían HDAC3 en su revestimiento intestinal pudieron comer una dieta alta en grasas y azúcar y mantenerse delgados”
Al comparar ratones normales cargados de bacterias con ratones libres de gérmenes, los investigadores descubrieron que algunas modificaciones de histonas, incluidas las realizadas por HDAC3, eran circadianas en ratones normales, pero se mantuvieron estables a un nivel plano en ratones libres de gérmenes.
Fue entonces cuando la doctora Hooper contactó al doctor Eric Olson, Presidente de Biología Molecular y Director del Centro Hamon de Ciencia y Medicina Regenerativa, quien había realizado estudios sobre HDAC3 en un tejido diferente, el corazón. Los dos laboratorios colaboraron para desarrollar un ratón que carecía de HDAC3 solo en el revestimiento intestinal.
En los ratones que generaron no se veía nada destacable mientras comían una dieta normal. Sin embargo, cuando los investigadores alimentaron a los ratones con una dieta alta en grasas y azúcar similar a la que se consume en los Estados Unidos, encontraron algo muy diferente.
Luego, compararon los ratones deficientes en HDAC3 con los ratones libres de gérmenes. Los investigadores encontraron que ambos grupos de ratones mostraron las mismas modificaciones planas de histonas no rítmicas, lo que confirma la importancia de HDAC3 en los ritmos circadianos.
Cada célula del cuerpo tiene un reloj molecular que gobierna los procesos corporales. El estudio en ratones reveló que HDAC3 se adhiere a esa maquinaria de reloj celular para garantizar que la absorción de grasa sea mayor cuando los mamíferos están despiertos y comiendo.
“Nuestros resultados sugieren que el microbioma y el reloj circadiano han evolucionado para trabajar juntos para regular el metabolismo”
Hooper cree que podría haber evolucionado para permitir que los mamíferos utilicen la energía de manera eficiente para aumentar la inmunidad en un entorno con escasez de alimentos. “Esta interacción regulatoria probablemente no evolucionó para hacernos obesos, pero cuando se combina con las dietas ricas en calorías de la actualidad, surge la obesidad”, ha señalado, al tiempo que señala que son especulaciones y que el equipo todavía está trabajando para comprender todos los componentes de la vía.
“Nuestros resultados también sugieren que interrumpir las interacciones entre la microbiota y el reloj del cuerpo podría hacernos más propensos a ser obesos. Estas interrupciones ocurren con frecuencia en la vida moderna cuando tomamos antibióticos, trabajamos turnos nocturnos o viajamos internacionalmente. Pero creemos que nuestro los hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos para la obesidad, y posiblemente la desnutrición, al alterar las bacterias en nuestro intestino”.
