Pérdida de diversidad en la microbiota y sus implicaciones funcionales_Francisco Guarner

2. Why the study the Microbiome is important?

4. Procariotes y Eucariotes
ANIMALES:
Gran número de genes (20.000-30.000) en núcleo
protegido: transmisión vertical.
Pero carecen de genes para sintetizar compuestos
esenciales (amino-ácidos, vitaminas) y para extraer
energía de sustratos complejos.
BACTERIAS:
Sin núcleo, pocos genes (500 a 4.000), un cromosoma
y elementos móviles: transmisión horizontal de genes.
Forman comunidades multispecies.
La comunidad obtiene energía metabólica de
múltiples substratos, sintetiza compuestos esenciales, y
se adapta a cambios ambientales.
Las comunidades microbianas del
intestino contribuyen a la extracción de
energía de sustratos indigeribles, y a la
síntesis de vitaminas y amino-ácidos
(Moran, Curr Biol 2006)

5. MICROBIOTA AND ENERGY UPTAKE
Backhed et al, PNAS 2004

6. Gut Microbiota and Bowel Motor Function
Abrams and Bishop, J
Bacteriol 1966
CV
mouse
GF mouse

7. Microbiota is Essential for Social Development
Desbonnet et al, Mol Psychatry 2013

8. PRIMARY FUNCTIONS OF THE GUT MICROBIOTA
• Metabolic functions: fermentation of
nondigestible dietary residue and endogenous
mucus: salvage of energy as SCFA, production of
vitamin K, absorption of ions.
• Defensive functions: protection against
pathogens (the barrier effect).
• Trophic functions: control of epithelial cell
proliferation and differentiation; development
and homeostasis of the immune system.
Guarner & Malagelada, Lancet 2003

9. Guarner & Malagelada, Lancet 2003

10. Contribution of Microbial Amino Acids to the Human Host
Up to 8-10 grams of lysine and threonine derive daily from gut microbial
sources in adult humans with an adequate protein intake
Metges, J Nutr 2000

11. Bacterial Diversity is Higher in Non-Western Populations
Yatsunenko et al, Nature 2012

12. Gut Microbiota in Non-Western Populations
Yatsunenko et al, Nature 2012

13. Gut Microbiota in Non-Western Populations
Yatsunenko et al, Nature 2012

14. 0
50
100
150
Young Elderly Centenarians
Species Diversity in the Human Gut Microbiota
Simpson’s
reciprocal
index
Biagi et al, PLoS ONE 2010
p< 0.002

15. 0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800 1,000 1,200
Gene number x 1,000 (all reads)
All
Obese
Non - obese
Le Chatellier et al, Nature 2013

16. LGC HGC p
N (men/women) 68 (23/45) 224 (113/111)
Age (yrs) 56 ± 7.5 57 ± 7.3 0.86
BMI (kg/m2) 32 (29 - 34) 30 (23 - 33) 0.035
Weight (kg) 95 (75 - 100) 86 (71 - 100) 0.019
Fat % 37 (29 - 42) 31 (25 - 39) 0.0069
S-Insulin (pmol/l) 50 (35 - 91) 44 (26 - 66) 0.0095
HOMA-IR 1.9 (1.2 - 3.3) 1.6 (0.9 - 2.6) 0.012
P-Triglycerides ( mmol/l) 1.32(0.97 – 1.76) 1.15 (0.82 – 1.57) 0.0014
P-Free fatty acids (mmol/l) 0.55 (0.39 - 0.70) 0.48 (0.35 - 0.60) 0.014
S-Leptin (µg/l) 17.0 (6.7 – 32.6) 8.3 (3.4 – 26.4) 0.0036
S-Adiponectin (mg/l) 7.5 (5.5 – 12.9) 9.6 (6.7 – 13.7) 0.006
B-leucocytes (109/l) 6.4 (5.2 - 7.8) 5.6 (4.8 - 6.9) 0.0021
P-CRP (mg/l) 2.3 (1.1 - 5.7) 1.4 (0.6 - 2.7) 0.00088
S-FIAF (µg/l) 88 (72 - 120) 78 (60 - 100) 0.0047
Le Chatellier et al, Nature 2013

17. Le Chatellier et al, Nature 2013

18. A.Vrieze, Gastroenterology 2012
FMT increases Insulin Sensitivity in Individuals with
Metabolic Syndrome

19. Cotillard et al, Nature 2013
Energy-restricted 1200 kcal/day diet
including 5-7 g of inulin per day

20. • La simbiosis entre las comunidades microbianas y el
organismo hospedador es crítica para el desarrollo corporal
normal y para la instrucción del sistema inmune, aunque
algunos micro-organismos puedes ser causa de enfermedad.
• Aún desconocemos cuál es la composición normal o “sana”
de la microbiota intestinal humana, pero podemos proponer
algunas características idóneas:
o Competencia Funcional (metabolismo y trofismo)
o Biodiversidad (mutualistas, comensales y exclusión de
patógenos)
o Ecología estable (resistencia a ‘stress’ y recuperación)