Los cambios en el reloj biológico, como el “jet lag”, causan fluctuaciones en la microbiota intestinal
El reloj biológico son las oscilaciones que permiten anticiparse a las variaciones diurnas de las condiciones ambientales y que relacionan los procesos fisiológicos con el tiempo geofísico. En los mamíferos existen varios reguladores transcripcionales que se expresan más o menos según sea la fase, luminosa u oscura. Además varias hormonas y señales neuronales también están sujetas a este ciclo diurno de luz/oscuridad o día/noche. Así, existen varios procesos biológicos, desde el metabolismo hasta la inmunidad, que se sincronizan según fluctuaciones diurnas. Hoy en día es frecuente la alteración de este reloj biológico, por ejemplo al cruzar distintoshusos horarios en los vuelos internacionales, una experiencia que se conoce como “jet lag”. Sabemos que estas alteraciones pueden estar asociadas a cambios en la fisiología y a una mayor tendencia a sufrir problemas metabólicos, como obesidad ydiabetes , cardiovasculares o una mayor susceptibilidad a las infecciones. Pero el mecanismo concreto por el cual los cambios en los ritmos diurnos pueden contribuir a estos problemas fisiológicos se desconocen.
En las bacterias también existen algunos factores que se regulan de forma cíclica, anticipándose a cambios diurnos ambientales, pero se desconoce si esa actividad rítmica existe en ecosistemas microbianos complejos, como por ejemplo la microbiota intestinal. Sabemos que la microbiota intestinal influye en muchos procesos fisiológicos del huésped, como la digestión, el metabolismo, la maduración del sistema inmune, incluso el comportamiento.
Pero, ¿es posible que nuestra microbiota siga unos ritmos diurnos y cambie su composición y función?, ¿o que las alteraciones de nuestro reloj biológico influya también en nuestros microbios? A estas y otras preguntas intenta contestar un trabajo del Instituto Weizmann publicado en la revista Cell.
La mayor parte del trabajo se ha realizado en ratones. Han analizado la microbiota intestinal a lo largo del día, tomando muestras cada 6 horas en dos ciclos de luz/oscuridad. Comprobaron que un 15% de las bacterias cambiaba de cantidad a lo largo del ciclo, sobre todo Clostridium, Lactobacillus y Bacteroides. Por ejemplo,Lactobacillus reuteri tiende a disminuir en la fase de oscuridad mientras queDehalobacterium por el contrario aumenta. Comprobaron también que esas fluctuaciones no eran sólo en la composición de la microbiota si no también en su función: existía unos perfiles de expresión de genes específicos para esos ciclos de luz/oscuridad.
La microbiota intestinal cambia según el ciclo noche/día y está influenciada por los ritmos de alimentación
También han empleado un tipo de ratones deficientes en el control de los ciclos circadianos, es decir, sin reloj biológico. En estos ratones, la microbiota no se ve influenciado por esos cambios de luz/oscuridad, lo que demuestra que el reloj biológico del huésped es necesario para esas fluctuaciones diurnas de la composición y función de la microbiota intestinal.
Además, han sometido a los ratoncitos a un “jet lag” experimental, exponiéndolos a cambios de ciclos de 8 horas cada tres días durante varias semanas. Comprobaron que el “jet lag” del ratón disminuyó totalmente los ritmos de oscilación de la población bacteriana y cambió la composición de la microbiota, lo que se podía asociarse además con cambios en el balance metabólico de los animales.
Por último, los autores han querido comprobar si estos efectos del “jet lag” demostrados en la microbiota de los ratones ocurre también en humanos. Desgraciadamente solo han empleado muestras de dos personas que viajaron desde EE.UU. a Israel. Los resultados, que en realidad se pueden considerar una prueba de concepto, sugieren que también la microbiota intestinal humana sufre oscilaciones diurnas en su composición y función que podrían contribuir a alteraciones en el balance metabólico, como la obesidad o la intolerancia a la glucosa.
Aunque son necesarios más estudios en humanos, estos resultados evidencian de que existe un coordinación mutua entre los ritmos diurnos, el huésped y la microbiota intestinal y que su alteración puede ser causa de problemas metabólicos. En realidad, seguimos sin saber las causas, pero debe existir una regulación cruzada y dependiente entre el reloj biológico, nuestra salud y nuestros microbios.
Transkingdom Control of Microbiota Diurnal Oscillations Promotes Metabolic Homeostasis. C. A. Thaiss, et al. Cell. 2014. 159 (3): 514–529. DOI: 10.1016/j.cell.2014.09.048
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