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Metabolomics as a diagnostic tool in gastroenterology (La microbiota y…
Metabolomics as a diagnostic tool in gastroenterology
Identifica nuevos objetivos diagnósticos y enfermedades especificas
Se caracteriza por el vinculo de la microbiota intestinal o metabolismo del huésped y alteraciones funcionales en la fisiopatológia de diferentes enfermedades.
La microbiota y actividad metabolica
La microbiota es uno de los órganos metabólicamente más activos del ser humano
Este ecosistema microbiano es extremadamente complejo y dinámico, con altas densidades de bacterias vivas compuestas de aproximadamente 500-1000 especies diferentes.
Un total de alrededor de 1014 células bacterianas están presentes en el intestino del adulto, que es diez veces el número de células en el cuerpo humano, así nos podemos dar cuenta de la extensión de la microbiota
La presencia y las actividades metabólicas de una comunidad específica de bacterias desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la salud y el bienestar general del huésped y se ha demostrado que responden a desafíos metabólicos y factores dietéticos.
La microbiota humana se caracteriza por un grado significativo de redundancia funcional, lo que significa que diferentes bacterias pueden realizar funciones similares y metabolizar el mismo sustrato, produciendo así metabolitos similares.
Varios factores, como la disponibilidad de nutrientes, las propiedades nutritivas fisicoquímicas, el tiempo de tránsito colónico y la edad del huésped, influyen en la composición y la actividad metabólica de la microbiota colónica.
Disbiosis en trastornos gastrointestinales
En las enfermedades gastrointestinales como IBD e IBS, existe una disbiosis de la microbiota que implica en iniciar la enfermedad o mantenerla. Varios estudios identificaron que las bacterias eran predominantes en las muestras de pacientes con EII y pacientes con SII.
EII
En las enfermedades intestinales se incluyen la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa requieren un manejo terapéutico diferente y presentan pronóstico diferente.
Los resultados de los estudios que analizaron el suero / plasma o las células de la mucosa colónica indican que tanto CD y UC tienen un impacto sobre el metabolismo de aminoácidos
IBS
H-NMR de los extractos fecales permitió separar los pacientes IBS de controles sanos con un éxito moderado (sensibilidad = 57%, especificidad = 76%)
Aunque ambos estudios fueron capaces de discriminar a los pacientes IBS de controles sanos, los metabolitos responsables de la discriminación fueron diferentes.
Traducción de metabolitos en biomarcadores gastrointestinales
Los metabolitos son biomarcadores prometedores porque pueden ser fácilmente medidos a partir de respiración, orina, heces o muestras de sangre no invasivas.
Varios estudios han identificado tales firmas de metabolitos que deben permitir la clasificación de muestras como sanas o enfermas.
Es necesario establecer la influencia de posibles factores de confusión en el rendimiento de los modelos.
Los pacientes con SII presentan síntomas de dolor y disfunción intestinal.
Moises Gutierrez Casillas, Ivan Gutierrez Casillas, Julio López Rodríguez.
Co-metaboloma de la microbiota huesped e intestinal
Produce una serie de compuestos durante el metabolismo de nutrientes y xenobióticos, unos de estos metabolitos se excretan en las heces, y otros se absorben a través de la mucosa colónica y entran en la circulación sistémica donde pueden ser modificados por el metabolismo humano
Se les llama co-metabolitos comensales humanos los que se conjugan en la mucosa del colon o el hígado, mejorando la solubilidad en agua y facilitando su excreción urinaria
También sucede lo contrario, una serie de metabolitos que se derivan del metabolismo del huésped son devueltos al intestino a través de la excreción biliar, donde pueden ser metabolizados por la microbiota
La contribución del metabolismo microbiano se refleja más probablemente en el metaboloma fecal que en los perfiles urinarios de suero de la respiración.
Métodos básicos metabolomicos
Estrategias analíticas
El análisis metabolómico esta definido como un analisis completo y cuantitativo del metaboloma, sin embargo a causa de la diversidad quimica y las diferentes propiedades fisicoquimicas de los metabolitos y su amplio rango dinamico de concentraciones es virtualmente imposible medir el metaboloma completo.
Las matrices biologicas mas estudiadas son el suero, el plasma, la orina, las heces y el tejido.
MSbased son las tecnicas que se aplican por preferencia para la cuantificacion de metabolitos especificos.
Manejo de datos
Para el análisis e interpretación de datos complejos de metabolómica se usan herramientas quimiométricas y bioestadísticas. Las pruebas de uso común en estudios metabolómicos son análisis de componentes principales ((PCA) y análisis discriminante de minimos cuadrados parciales (PLS-DA)
PCA es un método de clasificación no supervisado, debido a que la variaciñon en los datos se analiza sin designación previa de las muestras de sus clases.
PLS-DA es considerado un método de clasificación supervisado, debido a que las muestras se designan en sus clases para la comparación.