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Microbiota intestinal:
Su relación con la inflamación.
Dr. Alberto Penas Steinhardt [email protected]
Laboratorio de Genómica Computacional-UNLu.
División Endocrinología Hospital de Clínicas “José de San Martín”
IDEHU, CONICET-UBA Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires
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Relación entre el Sistema Inmune y el mundo
microbiano
Dr. Alberto Penas Steinhardt IDEHU, CONICET-UBA
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Louis Pasteur Robert Koch
Teoría germinal de las enfermedades
infecciosas
Postulados de Koch
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The relationship between the metazoan
immune system and the microbial world.
Muraille E (2013) Redefining the Immune System as a Social Interface for Cooperative Processes. PLoS Pathog 9(3):
Interacción Negativa
Interacción Positiva
Transferencia Horizontal de genes
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Simbiosis Cooperativa
Interacción Negativa
Interacción Positiva
Transferencia Horizontal de genes
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Las infecciones favorecen la circulación de
innovaciones genéticas
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Simbiosis Cooperativa
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El sistema inmune innato ha
evolucionado en respuesta a la
necesidad de controlar los microbios
beneficiosos residentes antes que para
defenderse contra patógenos
invasores.
Rethinking the role of immunity: lessons from Hydra.
Bosch TC1. Trends Immunol. 2014 Oct;35(10):495-502.
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Microbiota intestinal .
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Microbiota intestinal es considerada un órgano integrado en la
fisiología del individuo.
“supra-organismo”, compuesto por células
humanas y células microbianas.
•supera ~ 10 veces el número total de nuestras
propias células humanas
•Los genomas totales de estas especies Intestinales
(microbioma) Contiene 100 veces más Genes que
nuestro genoma "propio"
•El microbioma es una parte integral De nuestro
paisaje genético (Metagenoma humano) y de Nuestra
evolución genética
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20.000-25.000
protein-coding genes
4-5 million non-redundant
bacteria genes
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Human microbiota: onset and shaping
through life stages and perturbations
The function of our microbiota: who is out there and what do they do? Front. Cell. Infect. Microbiol. 09 August 2012
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División Endocrinología - Hospital de Clínicas “José de San Martín”
Wajiha Gohir et al
Pediatric Research (2015) 77, 196–204
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Wajiha Gohir et al
Pediatric Research (2015) 77, 196–204
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Bacterial 16S rRNA gene surveys reveal that the first
microbiotas of human newborns are primarily
structured by delivery mode.
Maria G. Dominguez-Bello et al. PNAS 2010;107:11971-11975
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Human microbiota: onset and shaping
through life stages and perturbations
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Human milk contains an
unexpected abundance and
diversity of
complex oligosaccharides
apparently indigestible by the
developing
infant and instead targeted to
its cognate gastrointestinal
microbiota.
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Current Opinion in Biotechnology, Volume 44, 2017, 63–68
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Physiological and behavioral pathways linking infant feeding, growth, and the development of pediatric obesity. AMERICAN
JOURNAL OF HUMAN BIOLOGY 24:350–360 (2012)
Developmental Origins of Obesity: Early Feeding Environments,
Infant Growth, and the Intestinal Microbiome
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OBJECTIVE To assess the impact of antibiotics
prescribed in infancy (ages 0-23 months) on
obesity in early childhood (ages 24-59 months).
DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS We
conducted a cohort study spanning 2001-2013
using electronic health records. … The cohort
comprised 64 580 children.
Association of antibiotics in infancy with early childhood
obesity.
Bailey LC, et al. JAMA Pediatr. 2014 Nov;168(11):1063-9.
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Human microbiota: onset and shaping
through life stages and perturbations
The function of our microbiota: who is out there and what do they do? Front. Cell. Infect. Microbiol. 09 August 2012
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Gut microbiota composition in African children living in rural areas with a polysaccharide-rich
diet when compared with Italian city children.
Simrén M et al. Gut doi:10.1136/gutjnl-2012-302167
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Alteración de la Microbiota Intestinal y
Procesos Inflamatorios Crónicos
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Endotoxemia metabólica e insulino resistencia
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Clinical & Translational Immunology (2017) 6, e125; doi:10.1038/cti.2016.91
Published online 20 January 2017
Alteración de la
Microbiota Intestinal y
Procesos Inflamatorios
Crónicos
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Clinical & Translational Immunology (2017) 6, e125; doi:10.1038/cti.2016.91
Published online 20 January 2017
Alteración de la Microbiota Intestinal y
Procesos Inflamatorios Crónicos
Protección contra
Patógenos invasores
Exclusión competitiva
Promueve producción de IgA
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”
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Clinical & Translational Immunology (2017) 6, e125; doi:10.1038/cti.2016.91
Published online 20 January 2017
Alteración de la Microbiota Intestinal y
Procesos Inflamatorios Crónicos
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Science 341, 1069 (2013);
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Microbiology. Fighting obesity with bacteria.
Walker AW et al. Science. 2013 Sep 6;341(6150):1069-70
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los genes microbianos son una mejor lectura predictiva respecto a
la predisposición de desarrollar obesidad o sobrepeso
precisión 58%
precisión 90%
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Alteraciones en la Microbiota y Diabetes Tipo 2
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Science 341, 1069 (2013);
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Gut metagenome in European women with normal, impaired
and diabetic glucose control
F.H. Karlsson et al. Nature 498, 99–103 (06 June 2013)
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Science 341, 1069 (2013);
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b,Aschematic diagram showing the main functions of the gut microbes that had a predicted T2D association. Red text denotes
enriched functions in T2D patients; blue text denotes depleted functions in T2D patients (345 Chinese individuals)
A metagenome-wide association study of gut microbiota in type
2 diabetes
.
Qin J. et al. Nature. 2012 Oct 4;490(7418):55-60.
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Cada población es un mundo
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Science 341, 1069 (2013);
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Microbiota intestinal en población de Buenos Aires.
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Science 341, 1069 (2013);
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Microbiota intestinal en población de Buenos Aires.
Buenos Aires Rosario
EEUU
Penas-Steinhardt Vazquez
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Science 341, 1069 (2013);
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Microbiota intestinal en población de Buenos Aires.
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Microbiota, communicate among themselves and
exchange signals with the animal’s organ systems,
participating in the body’s homeostasis.
The ancestry of humans reflected in the genomic
signature. A phylogenetic analysis of the human
genes reveals the relative percentage of the
genome that arose at a series of stages in
biological evolution.
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Patologías asociadas a cambios en la microbiota
intestinal
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• Diabetes tipo 2 / Obesidad
• Enfermedades autoinmunes
• Lupus
• Enfermedad celíaca
• Autismo
• Alergias
• Inflamatorias intestinales (CU y Crohn)
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Gracias !
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Fig. 3. Direct administration of Bifidobacterium to TAC recipients with
established tumors improves tumor-specific immunity and response to
αPD-L1 mAb therapy.
Science. 2015 Nov 27;350(6264):1084-9
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Terapéuticas potenciales
•Prebióticos - hidratos de
carbono no digestibles
(fructooligosacáridos)
•Probióticos - Bifidobacterium,
Lactobacillus,
Saccharomyces boulardii
•Antibióticos
•trasplante fecal
•Modificación de hábitos
alimentarios
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Microbiota intestinal
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Disturbance in Gut Microbiota;
DIET & NUTRITION
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1979: Hassle-Free Daily Food Guide
Based on the Basic Four, but also
included a fifth group to highlight the
need to moderate intake of fats, sweets,
and alcohol
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Gut microbiota and carbohydrates
Cellulose is one of the substrates for
the short-chain fatty acid (SCFA)
production
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Journal of Psychiatric Research (2015)
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Science 341, 1069 (2013);
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We identify Non-caloric artificial sweeteners (NAS)-altered microbial metabolic pathways that
are linked to host susceptibility to metabolic disease, and demonstrate similar NAS-induced
dysbiosis and glucose intolerance in healthy human subjects. Collectively, our results link
NAS consumption, dysbiosis and metabolic abnormalities, thereby calling for a
reassessment of massive NAS usage.
Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the
gut microbiota
Jotham S et al. Nature 514, 181–186 (09 October 2014)
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Science 341, 1069 (2013);
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Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting
colitis and metabolic syndrome
Benoit C et al. Nature 519, 92–96 (05 March 2015)
Emulsifier-induced metabolic syndrome was associated with microbiota encroachment,
altered species composition and increased pro-inflammatory potential. Use of germ-free mice
and faecal transplants indicated that such changes in microbiota were necessary and
sufficient for both low-grade inflammation and metabolic syndrome.
These results support the emerging concept that perturbed host–microbiota interactions
resulting in low-grade inflammation can promote adiposity and its associated metabolic
effects. Moreover, they suggest that the broad use of emulsifying agents might be
contributing to an increased societal incidence of obesity/metabolic syndrome and
other chronic inflammatory diseases.
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Science 341, 1069 (2013);
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Drugging the gut microbiome
Ken Garber. Nature Biotechnology 33, 228–231 (2015)
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Science 341, 1069 (2013);
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Drugging the gut microbiome
Ken Garber. Nature Biotechnology 33, 228–231 (2015)
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The relationship between the metazoan
immune system and the microbial world.
Muraille E (2013) Redefining the Immune System as a Social Interface for Cooperative Processes. PLoS Pathog 9(3):
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Simbiosis Cooperativa
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Las infecciones favorecen la circulación de
innovaciones genéticas
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Simbiosis Cooperativa
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Factores de transcripción
PPAR-γ
Receptores
TLR1-9, TNF-R, IL6-R, Leptina
Citoquinas
TNF, IL-1, IL-2, IL-6, IL-10
Quimiocinas
CCL2, CCL5, CCL3
Complemento
C3, C1q
Adipoquinas
Adiponectina, Leptina
Macrófago
Adipocito
El tejido adiposo, un órgano endócrino e inmunológico
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Dieta Paleolítica
Frutas, vegetales,
Carne cruda,
frutos secos,
pescado,
miel
huevos
65%
35%
Dieta Occidental
carne y aves 12,8%
Azucar y
Pescado 0,6%
Edulcorantes
17,3
Lacteos 8,6
Huevos 1,4%
Grasas y
Aceites
Legumbres y
23,9%
frutos secos
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