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intestinal y el metabolismo:
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del síndrome metabólico
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Bacteroidetes
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Fusobacteria
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Oesophagus
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Figure 1 | Compositional differencesin the microbiome by anatomical site.
High-throughput sequencing hasrevealed substantial intra-individual microbiome
genom
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skewed
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topolo
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Taxon
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a REF. 1 ©
NATUREREVIEWS| MICROBIOLOGY VOLUME 9 | APRI L 2011 | 283
© 2011 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved
Spor et al., Nature 2011
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COMMENTARY
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Nature Reviews| Microbiology
Firmicutes
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Inflammatory
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uman
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Figure2|Gut microbial dysbiosisassociated with
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C.difficile killed but
spores can remain
Healthy colon
a
c
d
f
b
e
Donor
fecal
sample
Antibiotics
Figure 1 | FMT for patients with recalcitrant CDI. CDI causes severe diarrhea, intestinal inflammation and cell death as a
result of toxin-mediated infection with the pathogenic bacteria. Patients with CDI are typically treated with antibiotics, which
not only kill the pathogenic C. difficile but also exhibit activity against the dominant colonic microbiota phyla. Incomplete
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Interacción entre la microbiota intestinal y el metabolismo: Perspectivas para la prevención del síndrome metabólico

  • 1. Interacción entre la microbiota intestinal y el metabolismo: Perspectivas para la prevención del síndrome metabólico DRA. SOFIA MORAN RAMOS INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOMEDICAS, UNAM
  • 3. Nature Reviews| Genetics Actinobacteria Firmicutes Proteobacteria Bacteroidetes Cyanobacteria Fusobacteria Colon Oesophagus Oral cavity Nostril Skin Vagina Hair H.pylori (+) stomach H.pylori (–) stomach Figure 1 | Compositional differencesin the microbiome by anatomical site. High-throughput sequencing hasrevealed substantial intra-individual microbiome genom standi An alt genes cluster enterot in the severa and ch from f of refe As ics con state-o includ aspeci betwee thelat unders to phe disease based level m and ex in rela specifi skewed interac topolo in othe Taxon Cho and Blaser (2012) Nature Microbiota en el cuerpo
  • 4. 1012 células 104 genes El metaboloma humano 1014 bacterias + Arcae + Hongos + Virus >106 genes El metaboloma microbiano Metaboloma simbiótico La microbiota: el super organismo Mayor numero de bacterias que células en el cuerpo EL SUPERORGANISMO +
  • 5. Microbiota del tracto digestivo Mas de 500 especies diferentes de bacterias “Todas las enfermedades empiezan en el intestino” Hipocrates 460-360 AC Trillones de bacterias
  • 6. Distribución de la microbiota
  • 7. Evolución de la microbiota Nature Reviews| Microbiology Firmicutes Actinobacteria Bacteroidetes Proteobacteria b 3 4 5 6 10 14 16 19 23 27 31 33 48 55 57 58 63 64 70 77 84 85 92 98 100 118 128 133 134 139 141 146 161 168 172 173 195 202 206 240 244 252 265 273 280 294 297 371 413 432 441 454 468 469 539 568 623 745 831 835 838 Breast milkstart Fever Ricecereal start Formulaand tablefoodsstart Amoxicillin Breast milkandformulaend Cefdinir Cow’smilkstart,andfull adult diet Puberty Sexual activity Druguse Smoking Frequent moving Changingpartners Changinghouseholds Travel Diet experimentation Level of fitness Greater socialization Growingbodysize Antibioticsintoysand intheenvironment Stableco-habitation Weight gain Pregnancy Predictableroutines Travel Relocation Aging Menopause Medication Illness Host genetics Deliverymode Breast milk Formula Developingimmune system Childhoodillnesses Fever Qualityof nutrition Antibioticsintoysand intheenvironment Advancedage Lossof motility Smaller rangeof activities Changingdietary habits Infancy Early childhood Childhood Adolescence Emergingadulthood Adulthood Retirement Late senior Stability StableUnstable Richness Low High a REF. 1 © NATUREREVIEWS| MICROBIOLOGY VOLUME 9 | APRI L 2011 | 283 © 2011 Macmillan Publishers Limited. All rights reserved Spor et al., Nature 2011
  • 8. ¿POR QUE ES IMPORTANTE LA MICROBIOTA?
  • 9. Funciones de la microbiota intestinal • Barrera – Prevención de colonización de microorganismos patógenos • Funciones tróficas – Modulación de proliferación celular, diferenciación y apoptosis • Inmunidad – Migración y maduración de los precursores de celular linfoides – Modulación de la respuesta inmune local y sistémica (tolerancia oral) • Regulación del almacenamiento de grasa – Modulación de lipogénesis y oxidación de ac. Grasos • Metabólicas – Extracción de energía de carbohidratos no digeribles – Fermentación de carbohidratos a acidos grasos de cadena corta – Absorción de agua y sales – Síntesis de vitaminas – Metabolismo de xenobióticos
  • 10. Metabolismo de la microbiota
  • 11. DISBIOSIS: Desequilibrio de la microbiota intestinal, estructural o funcional, que produce una disrupción en la homeostasis entre el huésped y la microbiota in thecolon and blood iscritically important for immunoregulation. It isnoteworthy, then, that theproduction of SCFA changesquickly when organisms are switched to a different diet10.TheEuropean children discussedabove had significantly lessSCFA in their fecesthan did thoseof theAfrican cohort2.Interestingly, allergies and asthma are almost completely nonexistent in certain rural African commu- nities. Host genetics and microbial composition The innate immune system is another factor that probablyinfluencesthecomposition of the intestinal microbiota.Thisisbest illustratedby astudyshowingthat nonobesediabetic(NOD) micedeficient in theinnatesignalingmolecule MyD88areprotectedfromthedevelopment of type1diabetes3.Surprisingly,protection islost Diet - Host genetics - Maternal transfer and early colonization - Antibiotics and medications - Infection - Inflammation - Stress - Hygiene - Age Microbial composition Symbiosis Dysbiosis - Intake of fiber - Obesity COMMENTARY
  • 12. Factores determinantes de la microbiota intestinal Antibióticos DIETA Estrés Probióticos Edad Vía de nacimiento Origen geográfico Genotipo MICROBIOTA INTESTINAL
  • 13. Enfermedades asociadas a disbiosis OBESIDAD SINDROME METABOLICO ESTEATOSIS HEPATICA NO ALCOHOLICA ENFERMEDADES INFLAMATORIAS INTESTINALES SINDROME DEL COLON IRRITABLE ATEROSCLEROSIS AUTISMO ALERGIAS ASMA Nature Reviews| Microbiology Firmicutes Actinobacteria Bacteroidetes Fusobacteria ProteobacteriaVerrucomicrobia Healthycontrol Patient Inflammatory bowel disease Type2diabetes Necrotizing enterocolitis b a c omi- ueor ating ences abun- edler d that ether on in otaof erged gence ough m the ocess iron- mine of the ty in uman Here, rela- Figure2|Gut microbial dysbiosisassociated with disease. Therelativeabundancesof thepredominant REVIEWSMUCOSAL MICROBIOLOGY
  • 14. Papel de la microbiota en la obesidad Tremaroli & Backhed, Nature, 2012 Firmicutes Bacteroidetes Turnbaugh, (2006) Nature, Vol 44|21/28
  • 15. Microbiota y sensibilidad a la insulina
  • 16. Microbiota y esteatosis hepática no alcohólica Zhu et al., Hepatology, vol. 57, no. 2, 2013
  • 17. Metabolitos principales y síndrome metabólico Tremaroli & Backhed, Nature, 2012
  • 19. TMAO y riesgo cardiovascular Tang et al, (2013) N Engl J Med 368;17 Koeth et al., Nature medicine 2013
  • 20. El uso de antibióticos disminuye la producción de TMAO Visita 1 Visita 2 Visita 3 Antibióticos Supresión de microbiota intestinal Readquisición de la microbiota Tang et al, (2013) N Engl J Med 368;17
  • 21. Impacto de metabolitos producidos por la microbiota intestinal Ácidos biliares Derivados de colina Vitaminas Ácidos grasos conjugados Derivados fenolicos Derivados fenólicos Obesidad Diabetes tipo 2 Esteatosis hepática no alcohólica Enfermedades cardiovasculares Inflamación cronica Autismo Cáncer de colon Bifidobacterium Lactobacillus Fecalibacterium Roseburia Enterobacter Poliaminas Ácidos orgánicos
  • 22. Interacción de metabolitos microbianos con el metabolismo del huésped Holmes et al., Cell Metabolism, 2012
  • 25. Fitoquimicos: Antioxidantes Frutas y verduras (todo tipo) Vino tinto (flavonoles y flavanoles) Té (flavanoles) Cocoa: (flavonoles y procianidinas Moras: Antocianinas Citricos (flavanonas)
  • 27. EL CASO DE LA SOYA
  • 28. ¿Cómo modular la microbiota intestinal? • Antibióticos • Probióticos • Trasplante • Dieta – Prebióticos Holmes et al, (2012) Science and Translational medicine
  • 30. Probióticos • Definición: “ Microorganismos vivos que cuando se consumen en cantidades adecuadas, confieren un efecto benéfico a la salud del huésped” • (Guarner and Schaafsma, 1998). Aunque no necesariamente modifican la microbiota si modifican el metabolismo de esta
  • 31. Probióticos y obesidad P. Kovatcheva-Datchary, T. Arora / Best Practice & Research Clinical Gastroenterology 27 (2013) 59–72
  • 32. Probióticos y esteatósis hepática ModelosanimalesHumanos Iacono A., (2011) Journal of Nutritional Biochemistry
  • 33. Gareau, M. G. et al. (2010) Probiotics and the gut microbiota in intestinal health and disease Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. doi:10.1038/nrgastro.2010.117 Barrera física Estimulación de producción de moco Mejoran uniones intercelulares Producción de antibacterianos Estimulación de inmunidad inata Modulación de respuesta inmune Posibles mecanismos de acción de probioticos
  • 34. Prebióticos • DEFINICION: • “Los prebióticos son ingredientes selectivamente fermentados que permiten cambios específicos en la composición y/o actividad de la microbiota gastrointestinal que confiere un beneficio al bienestar y la salud del huésped." • Robertfroid 2007
  • 35. Prebióticos y obesidad P. Kovatcheva-Datchary, T. Arora / Best Practice & Research Clinical Gastroenterology 27 (2013) 59–72
  • 37. Transplante fecal Healthy individual Recurrent infection Dysbiosis of the gut microbiota Development of CDI ■ Severe diarrhea, abdominal pain, nausea and fever ■ C.difficile toxins induce in ammation and cell death ■ CDI can cause pseudomembranous colitis Pseudomembranous colitis FMT Administration by: ■ Enema ■ Transcolonic infusion ■ Nasoduodenal or nasogastric infusion Filtration Restoration of stable, healthy gut microbiota Resolution of symptoms Reduced gut microbial species and diversity Ingestion of C.difficile spores from the environment ‘Healthy’ microbiota Antibiotics ■ C.difficile spores germinate ■ Bloom of C.difficile C.difficile killed but spores can remain Healthy colon a c d f b e Donor fecal sample Antibiotics Figure 1 | FMT for patients with recalcitrant CDI. CDI causes severe diarrhea, intestinal inflammation and cell death as a result of toxin-mediated infection with the pathogenic bacteria. Patients with CDI are typically treated with antibiotics, which not only kill the pathogenic C. difficile but also exhibit activity against the dominant colonic microbiota phyla. Incomplete antibiotic eradication of C. difficile can result in recurrent CDIs. Transplantation of fecal microbiota from a healthy donor into an individual with CDI can restore the healthy gut microbiota in the patient’s diseased colon, leading to resolution of REVIEWS
  • 38. Holmes et al, (2012) Science and Translational medicine