El triptófano en la dieta y las bacterias intestinales pueden ser aliados contra E. coli patógenas

Las bacterias intestinales y una dieta rica en aminoácido triptófano pueden desempeñar un papel protector contra la E. coli patógena, que puede provocar malestar estomacal grave, calambres, fiebre, hemorragia intestinal e insuficiencia renal, según un reciente estudio. 

La investigación revela cómo las bacterias intestinales pueden descomponer el triptófano de la dieta (un aminoácido que se encuentra principalmente en productos animales, nueces, semillas, cereales integrales y legumbres) en pequeñas moléculas llamadas metabolitos. Resulta que algunos de estos metabolitos pueden unirse a un receptor en las células epiteliales del intestino, lo que desencadena una vía que, en última instancia, reduce la producción de proteínas que E. coli utiliza para adherirse al revestimiento del intestino donde causan la infección. Cuando E. coli no logra adherirse ni colonizar el intestino, el patógeno se mueve benignamente y sale del cuerpo.

La investigación describe una función previamente desconocida en el intestino de un receptor, DRD2. DRD2 también se conoce como un receptor de dopamina (neurotransmisor) en los sistemas nerviosos central y periférico.

"En realidad, son dos áreas completamente diferentes en las que este receptor podría desempeñar un papel, algo que no se apreciaba antes de nuestros hallazgos", comentó uno de los autores. "Básicamente, pensamos que DRD2 está pluriempleado en el intestino como un sensor de metabolitos microbianos, y luego su efecto posterior es ayudar a proteger contra la infección".

Ahora que el equipo ha identificado una vía específica para ayudar a prevenir la infección por E. coli, pueden comenzar a estudiar el receptor DRD2 y los componentes de su vía posterior para objetivos terapéuticos.

En el estudio, publicado en Nature, utilizaron ratones infectados con Citrobacter rodentium, una bacteria que se parece mucho a E. coli, ya que ciertas E. coli patógenas no infectan a los ratones. A través de experimentos, los investigadores identificaron que había menos patógenos e inflamación (un signo de un sistema inmunológico activo e infección) después de que los ratones fueron alimentados con una dieta suplementada con triptófano. Luego, para demostrar que las bacterias intestinales estaban teniendo un efecto, dieron a los ratones antibióticos para agotar los microbios en el intestino y descubrieron que estaban infectados por C. rodentium a pesar de seguir una dieta con triptófano, lo que confirma que la protección contra el triptófano dependía de las bacterias intestinales.

Luego, utilizando espectrometría de masas, ejecutaron una pantalla para encontrar las identidades químicas de los metabolitos del triptófano en una muestra intestinal e identificaron tres de esos metabolitos que aumentaron significativamente cuando se les administró una dieta con triptófano. Nuevamente, según los niveles de patógenos y la inflamación, cuando se alimentaron a los ratones con estos tres metabolitos solos, tuvieron el mismo efecto protector que si se les administrara una dieta completa de triptófano.

Los investigadores utilizaron la bioinformática para encontrar qué proteínas (y receptores) podrían unirse a los metabolitos del triptófano, y de una larga lista identificaron tres receptores relacionados dentro de la misma familia de receptores de dopamina. Utilizando una línea celular intestinal humana en el laboratorio, pudieron aislar el receptor DRD2 como el que tenía el efecto protector contra la infección en presencia de metabolitos de triptófano.

Una vez identificados los metabolitos y el receptor, analizaron la vía posterior de DRD2 en las células epiteliales del intestino humano. Finalmente, descubrieron que cuando se activaba la vía DRD2, la capacidad del huésped para producir una proteína reguladora de actina se veía comprometida. "C. rodentium (y E. coli) requieren actina para adherirse a las células epiteliales intestinales, donde colonizan e inyectan factores de virulencia y toxinas en las células que causan los síntomas. Pero sin la polimerización de actina no pueden unirse y el patógeno pasa y desaparece".

En conclusión, los experimentos revelaron una nueva función del receptor de dopamina DRD2 en el intestino que controla las proteínas actina y afecta una vía previamente desconocida para prevenir la capacidad de una bacteria patógena de colonizar el intestino.