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Curso Nutrigenomica y Avanzado
Dra. Ana Granado Serrano Departamento de Formación Instituto Nutrigenomica
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Curso Nutrigenomica y Avanzado
INTRODUCCIÓN A LA
MICROBIOTA HUMANA
1. Introducción
• ¿Qué es la metagenómica?
• Métodos de secuenciación del metagenoma
• Conceptos: microbiota y microbioma
2. Microbiota Humana
• Composición microbiana
• Microbiota intestinal: el gran órgano olvidado
• Diversidad interindividual: huella microbiana
• Principales filos bacterianos. Clasificación en “enterotipos”
• Desarrollo y estabilidad de la microbiota
• Principales factores de modulación
• Implicación en la fisiología del ser humano
• Principales modelos de estudio
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Curso Nutrigenomica y Avanzado
INTRODUCCIÓN A LA
MICROBIOTA HUMANA
1. Introducción
• ¿Qué es la metagenómica?
• Métodos de secuenciación del metagenoma
• Conceptos: microbiota y microbioma
2. Microbiota Humana
• Composición microbiana
• Microbiota intestinal: el gran órgano olvidado
• Diversidad interindividual: huella microbiana
• Principales filos bacterianos. Clasificación en “enterotipos”
• Desarrollo y estabilidad de la microbiota
• Principales factores de modulación
• Implicación en la fisiología del ser humano
• Principales modelos de estudio
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Cultivo de
heces 16S rRNA
Técnicas de
amplio
screening
Enterotipos
<70’s
Función
Efecto
Modulación
70’s 00’s 10’
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¿Quién hay ahí?
¿Qué están haciendo?
Nº de genomas secuenciados
Curso Nutrigenomica y Avanzado
METAGENÓMICA: Ciencia que estudia todo el material genético de una comunidad
microbiana sin necesidad de aislar y cultivar los microorganismos en un laboratorio.
Ha habido un boom en los últimos años:
• Técnicas de secuenciación masiva
• Desarrollo de herramienta bioinformáticas para el análisis de grandes cantidades de información
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¿Quién hay ahí?
¿Qué están haciendo?
Nº de genomas secuenciados
Curso Nutrigenomica y Avanzado
METAGENÓMICA: Ciencia que estudia todo el material genético de una comunidad
microbiana sin necesidad de aislar y cultivar los microorganismos en un laboratorio.
Ha habido un boom en los últimos años:
• Técnicas de secuenciación masiva
• Desarrollo de herramienta bioinformáticas para el análisis de grandes cantidades de información
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Microbiota
Microbioma
Conjunto de genomas y genes de todos los
microbios que constituyen una comunidad.
Conjunto de todos los microorganismos que
constituyen una comunidad.
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CONCEPTOS: MICROBIOTA Y MICROBIOMA
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INTRODUCCIÓN A LA
MICROBIOTA HUMANA
1. Introducción
• ¿Qué es la metagenómica?
• Métodos de secuenciación del metagenoma
• Conceptos: microbiota y microbioma
2. Microbiota Humana
• Composición microbiana
• Microbiota intestinal: el gran órgano olvidado
• Diversidad interindividual: huella microbiana
• Principales filos bacterianos. Clasificación en “enterotipos”
• Desarrollo y estabilidad de la microbiota
• Principales factores de modulación
• Implicación en la fisiología del ser humano
• Principales modelos de estudio
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Microbioma Humano
Células humanas
~ 10 trillones
Células microbianas
~ 10-100 trillones
(70-90%)
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150 x genoma humano
(99,9% de la capacidad genética del ser humano)
Microbiota Humana
1 células humana por cada 10 microbios
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Viruses
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Marsland and Gollwitzer, Nature Reviews. 2014, 14:827-835
COMPOSICIÓN DE LA MICROBIOTA HUMANA EN DISTINTAS
PARTES DEL CUERPO
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~ 1013-1014 microbios (1-1,5 kg)
> 1000 especies
> 7000 cepas
MICROBIOTA INTESTINAL: “EL GRAN ÓRGANO OLVIDADO”
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Yatsunenko u et al. Science 2011
¿CÓMO DE DIVERSA ES LA MICROBIOTA EN EL ADULTO?
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El MICROBIOMA DE CADA INDIVIDUO ES ÚNICO
“HUELLA MICROBIANA”
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M Arumugam et al. Nature 000, 1-7 (2011) doi:10.1038/nature09944
PERFIL FILOGENÉTICO DE LA MICROBIOTA INTESTINAL HUMANA
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M Arumugam et al. Nature 000, 1-7 (2011) doi:10.1038/nature09944
ENTEROTIPOS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL HUMANA
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DISTINTAS COMPOSICIONES MICROBIANAS PUEDEN SER
CAPACES DE DESEMPEÑAR LA MISMA FUNCIÓN
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Arrieta et al. Frontiers in Immunology. 2014. doi: 10,3389/fimmu.2014.00427
DESARROLLO DE LA MICROBIOTA INTESTINAL HUMANA
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FACTORES QUE AFECTAN AL ESTABLECIMIENTO DE LA MICROBIOTA
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Arrieta et al. Frontiers in Immunology. 2014. doi: 10,3389/fimmu.2014.00427
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ESTABILIDAD DE LA MICROBIOTA A LO LARGO DE LA VIDA
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PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN A LA ESTABILIDAD DE
LA MICROBIOTA INTESTINAL
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LA DIETA: PRINCIPAL MODULADOR DE LA MICROBIOTA INTESTINAL
Wu et al. Science 2011
Abundancia de carbohidratos Abundancia de proteína
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De Filippo et al. PNAS 2010, 17 (33):14691-14696
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UNA DIETA ESPECÍFICA DETERMINA UNA CATEGORÍA DE
MICROBIOS ESPECÍFICA
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LOS ANTIBIOTICOS PUEDEN MODULAR LA MICROBIOTA
INTESTINAL, PERO LO HACEN DE MANERA SELECTIVA !!!
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Preidis and Versalovic. Gastroenterology 2009, 136(6):2015-2031
Diversidad
Desregulación del Sistema Inmune
Diversidad
Sistema Inmune
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EL EFECTO DE UN ANTIBIÓTICO DEPENDE DE CADA INDIVIDUO
Dethlefsen and Relman. PNAS 2011, 108(1):4554-4561
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FUNCIONES DE LA MICROBIOTA INTESTINAL
Síntesis
de Vitaminas
Detoxificación
de sustancias
Digestión
de compuestos
Desarrollo y modulación
del Sistema Inmune
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Síntesis de
Péptidos Activos
Inhibición
de Patógenos
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Sommer and Bäckhed. Nature Reviews, 2013. doi:10.1038/nrmicro2974
LA MICROBIOTA MODULA LA FISIOLOGÍA DEL HOSPEDADOR
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LA HOMEOSTASIS DE LA MICROBIOTA INTESTINAL, CLAVE PARA
MANTENER UN ESTADO FISIOLÓGICO SALUDABLE
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Adaptado de Cryan and Dian, Nature Reviews 2012, 13:701-712
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MODELOS DE ESTUDIO SOBRE LA IMPLICACIÓN DE LA
MICROBIOTA INTESTINAL EN LA FISIOLOGÍA DEL HOSPEDADOR
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CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
1. La microbiota humana esta constituida por bacterias, hongos, archeas y virus.
2. El microbioma humano es equivalente a aproximadamente 150 veces el genoma humano.
3. El establecimiento de la microbiota intestinal comienza al nacer y se consigue alrededor de los 3
primeros años de vida.
4. La composición de la microbiota es única para cada individuo, aunque puedan desempeñar una
función similar.
5. La composición de la microbiota intestinal puede clasificarse en tres enterotipos en función de la
abundancia de tres géneros bacterianos: Bacteroides, Prevotella y Ruminococcus.
6. La microbiota desempeña un papel fundamental en la fisiología del huésped.
7. La composición de la microbiota puede verse alterada por diversos factores: exposición a
antibióticos, la dieta, la edad o fisiología del hospedador (fondo genético).