El seguimiento del ritmo microbiano revela un nuevo objetivo para tratar enfermedades metabólicas

Los microbiomas intestinales, una gran clasificación de las bacterias y otros microorganismos que viven en nuestro sistema digestivo juegan un papel importante en la conversión de alimentos en energía. Muchos de estos gérmenes siguen los ciclos rítmicos de actividad durante todo el día. Sin embargo, las dietas altas en grasas y otros factores pueden alterar estos ritmos y contribuir a la enfermedad metabólica.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California, San Diego y sus colegas utilizó una alimentación relacionada con el tiempo (TRF), una intervención que limita la ingesta de la dieta a una ventana de tiempo bajo cada día, alimentando una dieta alta en grasas para restaurar el ritmo microbiano en ratones. Al analizar los altibajos diarios en la expresión génica microbiana, identificó una enzima específica, un metabolismo de hidrolio de sal biliar (BSH) -TAT parece desempeñar un papel en la protección de la salud.

Luego diseñó el gen BSH en una bacteria del intestino inofensivo y descubrió que los ratones administrados a este microbio modificado tenían baja grasa corporal, mejor sensibilidad a la insulina y un mejor control de glucosa, que imitan los efectos de la alimentación oportuna. Las conclusiones pueden contribuir al desarrollo de remedios objetivo para la obesidad, la diabetes y otras condiciones metabólicas en humanos. Fue publicado en el estudio Huésped celular y microbio El 18 de junio de 2025.

Para descubrir cómo TRF afecta la función microbiana, los investigadores utilizaron una técnica llamada metatransscriptomics, que mide la expresión génica de tiempo real en las bacterias intestinales. Debido a que TRF cambia el tiempo de ingesta de alimentos, el equipo prevé que ejecutaría cambios sensibles al tiempo en la actividad microbiana que no pueden capturar los métodos tradicionales.

Para probarlo, estudió la función de microbiom del intestino en tres grupos de ratones: uno alimentado con una dieta alta en grasas bajo TRF (ocho horas por día), una alimentada con la misma dieta con alimentos disponibles durante todo el día y un grupo de control alimentado con una dieta estándar con acceso sin restricciones.

Los investigadores encontraron que después de ocho semanas:

• Los ratones protegidos de TRF con disfunción metabólica, incluso cuando solían consumir dietas altas en grasas. Repita hallazgos anteriores y confirma los efectos beneficiosos de TRF sobre la regulación de la glucosa y la estructura corporal.
• La metatrencriptomics detectó altibajos en la actividad del gen microbiano, que rastrea de cerca el tiempo de la ingesta de alimentos ayuda a decir cómo TRF afecta el metabolismo, no solo qué microbios están presentes al cambiar lo que hacen, sino cuándo lo hacen.
• TRF restauró parcialmente el ritmo diario en la actividad del gen microbiano que estaba ausente en ratones que tenían acceso a una dieta alta en grasas durante todo el día. Si bien TRF no estableció completamente el ciclo funcional observado en ratones de control sano, inspiró diferentes cambios en la actividad microbiana, lo que preserva la expresión atemporal de genes microbianos involucrados en carbohidratos y metabolismo lipídico.

Estos cambios funcionales solo fueron claros a nivel de ARN mediante el uso de metatransciptómica. La metagenómica, un método más tradicional, solo identificó qué genes estaban presentes en la comunidad microbiana.

"Mirando el ARN, somos capaces de atrapar cambios dinámicos de estos microbios, donde no vemos cambios", dijo Stephanie Flores Ramos, una investigadora posterior a la Escuela de Medicina UC San Diego y primera escritora del estudio, Stephanie Flores Ramos, dijo: "Podemos atrapar los cambios dinámicos de estos microbios comparados con metagenómicos, donde no vemos cambios". "

Aunque estos hallazgos sugieren que TRF cambia la función microbiana de las formas de beneficiar al huésped, los investigadores también utilizaron un experimento para establecer si las actividades microbianas específicas fueron directamente responsables de la mejora metabólica.

El profesor asociado, MD, PhD, MD, PhD de Medicina de la Facultad de Medicina de la UC San Diego, dijo: "Durante mucho tiempo nos sospechamos que la UC San Diego de la Escuela de Medicina de la UC San Diego, profesora asociada y estudiante de medicina de Medicina, Amir Zarinapar, MD, PhD, MD, MD, PhD, dijo", dijo la retroalimentación relacionada con el tiempo. "Los cambios en el microbiom pueden estar motivados". Con este estudio, finalmente pudimos probar esa idea directamente ".

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El equipo se centró en la transcripción de BSH, una enzima conocida por romper grasa durante la digestión y afectar el metabolismo de la glucosa. De antes Investigación El laboratorio de Zarrinpar sugirió que la actividad de BSH puede contribuir a la mejora metabólica. En el estudio actual, TRF ha resultado en la expresión de genes BSH durante el día en la bacteria del intestino Dubocialla new Yorkensis, que es una contraparte funcional en humanos.

Con este conocimiento en cuestión, los investigadores diseñaron un conjunto de bacterias intestinales para expresar varias versiones de genes BSH. Estos incluyeron variantes de bacterias que eran más activas bajo alimentación alta en grasas, en condiciones normales y bajo TRF. Cuando se probó en ratones, solo la versión de D. de New Yorkinsis, que se expresó más durante TRF, para mejorar el metabolismo.

"Los ratones administrados a estas bacterias ingenieras tenían un mejor control de azúcar en la sangre, niveles bajos de insulina, baja grasa corporal y más masa magra", dijo Zarinapar. "Esto indica cómo la metatranescriptómica puede ayudar a identificar funciones microbianas dependientes del tiempo que pueden ser directamente responsables de la mejora en el metabolismo del huésped. También muestra la capacidad de diseñar remedios microbianos específicos basados ​​en estas ideas funcionales".

El siguiente paso es probar bacterias de ingeniería en ratones con obesidad o diabetes debido a una dieta alta en grasa, para ver si los beneficios de observación están en el modelo de enfermedad. "También planeamos detectar otros genes microbianos sensibles al tiempo expuestos por nuestros datos para desarrollar bacterias de ingenieros adicionales que puedan mejorar la salud metabólica", dijo Zarinpar.

Los coescritores adicionales en el estudio incluyen: Nicole Siganeza, Wuling Zhong, Amulya Lingaraju, R. Alexander Richter, Smarthi Kartikekan, April L. Lukowski, Ipsita Mohanty, Wilhan DG Nuns, Jasmine Zemlin, ZenziANG Zeek Hiz, Jif Hati, Zif Hati. Satchidanand Panda en el Instituto de Estudios Biológicos de Salk; Y Kiyun Zhu en la Universidad Estatal de Arizona.