La investigación en ratones sugiere que la exposición temprana a contaminantes orgánicos persistentes altera significativamente el microbioma intestinal, afectando la aparición de trastornos metabólicos en la edad adulta.

Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Pensilvania revela que la exposición temprana a “ningún producto químico” en el medio ambiente altera permanentemente el microbioma intestinal de los ratones, lo que podría conducir al desarrollo de enfermedades metabólicas en el futuro. Los resultados fueron publicados en una revista. Perspectivas de salud ambientalLos estudios sugieren que una exposición similar en la primera infancia puede ser un factor en la creciente incidencia de trastornos metabólicos, como la obesidad y la diabetes tipo 2, entre los adultos.

Los investigadores se centraron en particular en el 2,3,7,8-tetraclorodibenzofurano (TCDF), un contaminante orgánico persistente muy extendido que es un subproducto de la incineración de residuos, la producción de metales y la quema de combustibles fósiles y madera. El TCDF se acumula en la cadena alimentaria y los seres humanos están expuestos principalmente a través del consumo de alimentos ricos en grasas, como carne, productos lácteos y algunos pescados. Los bebés pueden estar expuestos a él mediante el consumo de leche materna.

“Los COP están muy extendidos en el medio ambiente y casi todos los organismos vivos han estado expuestos a ellos”, afirmó Andrew Patterson, profesor de toxicología molecular, bioquímica y biología molecular de la Universidad Penn State. “Los efectos negativos para la salud de estos químicos están bien documentados e incluyen defectos de nacimiento y cáncer. Nuestro estudio es el primero en sugerir que la exposición temprana a una sustancia orgánica persistente específica, llamada TCDF, también altera el microbioma intestinal y está asociada con trastornos metabólicos más adelante en la vida.”

Metodología y resultados preliminares.

El equipo examinó los efectos del TCDF en dos grupos de ratones: un grupo de prueba, o los tratados con TCDF, y un grupo de control, o los que no recibieron ningún tratamiento. El equipo alimentó a ratones de cuatro semanas con tabletas que contenían 0,46 microgramos (μg) de TCDF o una tableta de control que no contenía TCDF durante cinco días. Si bien 0,46 microgramos es más alto que lo que normalmente se encuentra en la dieta humana, no es lo suficientemente alto como para causar enfermedades tóxicas.

“En nuestro estudio, utilizamos una dosis relativamente alta en comparación con las exposiciones humanas típicas; sin embargo, podemos usar esta información para identificar nuevos puntos máximos tóxicos, incluso en el microbioma intestinal, y comenzar a extrapolar lo que podría suceder con dosis más bajas; , también debemos considerar “Consideramos cómo las mezclas complejas de estos contaminantes orgánicos persistentes interactúan con nosotros y nuestros socios microbianos porque la exposición individual no imita exactamente los escenarios de la vida real”.

A continuación, los investigadores examinaron el microbioma intestinal de los animales, junto con varios indicadores de la salud de los animales, incluido el peso corporal, la tolerancia a la glucosa, las cantidades de triglicéridos en el hígado y la mucosidad en las heces, entre otros signos de enfermedad metabólica. Recolectaron estos datos inmediatamente después de un tratamiento de cinco días con TCDF, así como tres meses después de la última dosis. En los seres humanos, estos momentos son equivalentes a los del bebé y del adulto joven.

“Descubrimos que la exposición temprana al TCDF alteraba permanentemente el microbioma intestinal de los ratones de tipo salvaje”, dijo Yuan Tian, ​​​​autor principal y profesor asociado de la Universidad Penn State. “También descubrimos que estos ratones tenían mayor peso corporal e intolerancia a la glucosa. a los cuatro meses de edad.”

Experimentos y conclusiones adicionales.

Para explorar más a fondo los efectos del TCDF en el microbioma intestinal, los científicos administraron a ratones sin microbioma trasplantes de microbioma intestinal de ratones con un microbioma alterado debido al TCDF y midieron sus resultados de salud. Descubrieron que los ratones trasplantados desarrollaron trastornos metabólicos, lo que sugiere que un microbioma alterado es la causa de la enfermedad metabólica.

“Estos hallazgos sugieren que la exposición al TCDF en una etapa temprana de la vida puede ser la causa de alteraciones en la función del microbioma intestinal y en los resultados de salud más adelante en la vida, incluso después de que el TCDF se elimina del cuerpo”, dijo Tian.

Explicó que los trastornos del microbioma intestinal se caracterizaban por una disminución de algunas bacterias. Clasificarincluido Akkermansia mucinivellauna bacteria que también se encuentra comúnmente en el microbioma intestinal humano.

“Esto es importante porque Akkermansia “Se sabe que la vitamina D es importante para la salud intestinal en general, pero ahora sabemos que el TCDF puede afectarla negativamente”, dijo Tian.

Para comprobar la importancia Akkermansia mucinivella Para influir en los resultados de salud, el equipo experimentó administrando bacterias como probióticos a ratones tratados con TCDF. Los probióticos restauraron el microbioma a su estado normal.

“Nuestros resultados sugieren que estas bacterias se ven afectadas por la exposición a toxinas y desempeñan un papel importante en la mediación de los resultados de salud”, dijo Patterson. “Es posible que con más investigaciones algún día podamos restaurar el microbioma de una persona a su estado óptimo a través de suplementos que contengan prebióticos y probióticos”.

Referencia: “Efectos de la exposición temprana al receptor de aril hidrocarburo TCDF sobre la microbiota intestinal y la homeostasis metabólica del huésped en ratones C57BL/6J” por Yuan Tian, ​​​​Bipin Rimal y Jordan E. Bisanz, Wei Gui y Trenton M. Wolfe, Imui Ko y Ian A. Murray y Shanice K. Nettleford, Shigetoshi Yokoyama, Fangcong Dong, Sergey Koshkin y K. Sandeep Prabhu y Peter J. Turnbaugh y Seth T. Camina y Gary H. Perdue y Andrew D. Patterson, 14 de agosto de 2024. Perspectivas de salud ambiental.
DOI: 10.1289/EHP13356

Otros autores del estudio de Penn State incluyen a Jordan Bisanz, profesor asistente de bioquímica y biología molecular; Imhui Ko, profesor asistente de investigación; Ian Murray, profesor asistente de investigación; Shigetoshi Yokoyama, profesor asistente de investigación; Sergey Koshkin, profesor asistente de investigación; Bipin Rimal, estudiante de posgrado; Wei Gui, experto en tecnología de búsqueda; Shanice Nettleford, estudiante de posgrado; Fangcong Dong, becario postdoctoral; Sandeep Prabhu, Jefe del Departamento de Ciencias Veterinarias y Biomédicas; y Gary Perdue, presidente del Departamento de Ciencias Agrícolas del H. Thomas and Dorothy Willits Hallowell College. Otros autores incluyen a Trenton Wolfe, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Montana; Peter Turnbaugh, Profesor de Microbiología e Inmunología, Universidad de California, San Francisco; y Seth Walk, profesor de Microbiología e Inmunología de la Universidad Estatal de Montana.

EE.UU Institutos Nacionales de SaludEsta investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura de EE. UU. y el Departamento de Salud de Pensilvania.