¿Cómo se comparan los microbiomas intestinales de las ratas topo desnudas con otros animales?

Primero, glosario, útil para especialistas y laicos por igual.
A continuación, las características asombrosas de la rata muerta desnuda ( NMR ) que ayudan a explicar por qué se está estudiando intensamente en estos días. En otras palabras, ¿por qué deberíamos estudiar el microbioma de RMN ?

• A diferencia de los roedores de tamaño similar, como los ratones, que viven como máximo 2 años, las RMN viven hasta los 30 años.
• Nunca se ha observado que desarrolle cáncer de forma natural (1).
• No se observa que desarrolle senescencia (2), es decir, no muestra daños relacionados con la edad que vemos en nosotros mismos o en otros animales.
• Vive bajo tierra en grandes colonias eusociales, los primeros mamíferos identificados para hacerlo.
• La eusocialidad está bien asociada con insectos como las abejas y las hormigas.
• Vive en extensas madrigueras subterráneas.
• Los estudios de campo (3) en 1957 en Kenia y Somalilandia mostraron que las madrigueras subterráneas de RMN se extendían a casi 40 pies (~ 1219 cm).
• También se extienden hasta unos 3 pies (~ 90 cm) de profundidad.
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• Reimaginación moderna del hábitat de RMN (4). Note la diferencia en profundidad. La escala aquí baja a solo 50 cm. Los estudios de campo reales de 1957 en Kenia y Somalilandia son probablemente más precisos.
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• Adaptado a la hipoxia extrema (médica) (bajo suministro de oxígeno) (5).
• Tolerar concentraciones de CO2 de hasta el 5% (el CO2 atmosférico es ~ 0.04%, por lo que las RMN toleran 125 veces el CO2 que es normal para nosotros y otros mamíferos terrestres).
• Casi sin pelo, sus delgadas barbas cruzadas ayudan a navegar en la oscuridad.
• A diferencia de la mayoría de los mamíferos, las RMN se adaptan a una gran cantidad de temperaturas ( poiquiloterios ).
• La RMN y el tracto respiratorio superior son notablemente tolerantes a los irritantes, como los ácidos (6, 7).

Dado su alto perfil en los últimos años por su fenomenal resistencia al cáncer y la senescencia, es sorprendente que haya relativamente pocos estudios modernos sobre el microbioma de la RMN .

• El laboratorio de Jeff Gordon en la Universidad de Washington, St. Louis, Missouri, se especializa en estudios de microbioma.
• En 2008, este laboratorio publicó una comparación masiva de especies cruzadas de microbiota fecal entre mamíferos residentes y zoológicos (8).
• Las RMN ubicadas en el zoológico de St. Louis estuvieron entre los mamíferos examinados.
• Como es ahora la rutina para tales estudios, utilizaron 16S ARNr (ARN ribosomal) análisis para identificar especies bacterianas y OTU (unidades taxonómicas operativas). Gran parte de la microbiota identificada por tales enfoques moleculares son novedosos, con solo datos de secuencia de ADN disponibles para comparación. Por lo tanto, las OTU representan la mayor parte de dicha microbiota.
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• En cuanto al microbioma de RMN , lo único que afirman los autores es ” elefante, caballo, rinoceronte, capibara, rata topo [es decir, rata topo desnuda] y gorila fermentadores del intestino posterior agrupados ” (8).

• Limitaciones de este estudio: como sugiere el glosario al principio, el rRNA 16S evalúa solo una parte del microbioma.

¿Hay más datos sobre la microbiota intestinal RMN (ver el glosario para diferenciar del microbioma)?

• Sí, en algunos estudios más antiguos de la década de 1950 y la década de 1990. Independiente, no comparaciones.
• Dado que las RMN viven en entornos pobres en proteínas, pueden usar sus endosimbiontes como fuente de proteína (9).
• La RMN tiene fermentación en Hindgut, a diferencia de los fermentadores del intestino anterior como los rumiantes (por ejemplo, las vacas).
• Una población diversa de protistas del intestino posterior (ciego y colon) (protozoos), las bacterias y los hongos fermentan y ayudan a digerir los alimentos de la RMN (10).
• Las heces de NMR contienen las bacterias y protistas que necesita para digerir la celulosa (11).
• Los cachorros de RMN destetados emiten sonidos únicos cuando piden heces a los adultos (12). Esto sugiere que es realmente importante para ellos adquirir microbios fecales adultos.
• No se trata simplemente de pelotillas fecales, sino más bien especiales llamadas cecotropes , pellets fecales, parcialmente digeridos, destinados a ser reintroducidos. Otros roedores fermentadores del intestino posterior, como los conejillos de Indias, también producen y reinician cecotropos .
• Los cecotropos reponen la microbiota cecal (que se encuentra en el ciego) en las antiguas RMN y sirven como microbiota de semillas en las crías.
• Tal microbiota cecal produce ácidos grasos esenciales volátiles (ácidos grasos de cadena corta, AGCC), aminoácidos y vitaminas. En resumen, respaldan las necesidades metabólicas básicas de la RMN (11, 13).

Ejemplos de protistas cecales aislados de RMN capturados en Kenia y Somalilandia en la década de 1950 (12).

Resumen de los datos (14):

• Se encontraron muchos protistas (protozoos) en gránulos fecales de RMN .
• No es similar en RMN de Kenia y Somalilandia.
• Por ejemplo, las especies de Entamoeba y Giardia solo se observaron en la RMN de Somalilandia.
• Esto sugiere una adaptación de simbiontes anfitriones especializados basada en el entorno local entre la RMN y sus microbios.
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• Protistas similares como Balantidium también se encontraron en un estudio más reciente sobre RMN cautivas (15).
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• Un estudio aún no publicado (16) de la Universidad de Leipzig, Alemania, comparó la microbiota fecal de RMN de la naturaleza y en cautiverio.
• Identificado después de cultivo en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.
• Aislamientos de cultivo sometidos a espectrometría de masas por tiempo de vuelo de ionización por desorción láser matricial (MALDI-TOF).
• Encontraron la bacteria Bacillus megaterium solo en RMN que viven en la naturaleza.

En resumen : se necesitan amplios estudios de microbiota de RMN . No solo bacterias sino también hongos, protistas, virus. No solo en el intestino, sino también en la mucosa oral, pulmonar y genital, y en la piel. Solo entonces comenzaremos a entender cómo su microbiota contribuye a su longevidad única, y su protección observada contra la inflamación y el estrés, así como su resistencia al cáncer.

Bibliografía

1. Tian, ​​Xiao, et al. “Hialuronano de masa molecular alta media la resistencia al cáncer de la rata topo desnuda”. Nature 499.7458 (2013): 346-349. Página en ucsd.edu
2. Buffenstein, Rochelle. “Senescencia insignificante en el roedor vivo más longevo, la rata topo desnuda: ideas de una especie que envejece con éxito”. Journal of Comparative Physiology B 178.4 (2008): 439-445.
3. Hill, WC Osman, y col. “Estudios de campo y laboratorio sobre la rata topo desnuda, Heterocephalus glaber”. Procedimientos de la Sociedad Zoológica de Londres. Vol. 128. No. 4. Blackwell Publishing Ltd, 1957.
4. Página en the-scientist.com
5. Larson, John y Thomas J. Park. “Tolerancia a la hipoxia extrema del cerebro de rata topo desnuda”. Neuroreport 20.18 (2009): 1634-1637.
6. Park, Thomas J., y col. “Insensibilidad selectiva al dolor inflamatorio en la rata topo africana desnuda (Heterocephalus glaber)”. PLoS biology 6.1 (2008): e13. Insensibilidad selectiva al dolor inflamatorio en la rata topo africana desnuda (Heterocephalus glaber)
7. Smith, Ewan St John, y otros “La base molecular de la insensibilidad ácida en la rata topo africana desnuda”. Science 334.6062 (2011): 1557-1560.
8. Ley, Ruth E., et al. “Evolución de los mamíferos y sus microbios intestinales”. Science 320.5883 (2008): 1647-1651. Página en harvard.edu
9. Dyer, BD “Una hipótesis sobre la importancia de los simbiontes como fuente de proteína en la evolución de la eusocialidad en ratas topo desnudas”. Symbiosis 24.3 (1998): 369-383.
10. Buffenstein, Rochelle y Shlomo Yahav. “El efecto de la dieta en la población de microfaunos y su función en el ciego de una rata topo desnuda, Heterocephalus glaber”. Diario británico de la nutrición 65.02 (1991): 249-258.
11. PORTER, ANNIE. “Morfología y afinidades de entozoa y endofita de la rata topo desnuda Heterocephalus glaber”. Procedimientos de la Sociedad Zoológica de Londres. Vol. 128. No. 4. Blackwell Publishing Ltd, 1957.
12. Sherman, Paul W., Jennifer UM Jarvis y Richard D. Alexander. “Biología de la rata topo desnuda”. Monografías sobre comportamiento y ecología (EE. UU.) (1991).
13. Suckow, Mark A., Karla A. Stevens y Ronald P. Wilson, eds. El conejo de laboratorio, el conejillo de indias, el hámster y otros roedores . Academic Press, 2011.
14. De Graaff, G. “Sobre los parásitos asociados con el Bathyergidae”. Koedoe 7 (1964): 113-123. Página en koedoe.co.za
15. Capítulo 45. Rata topo desnuda. Páginas 1055-1074. Autores: Rochelle Buffenstein, Thomas Park, Martha Hanes y James E. Artwohl. Suckow, Mark A., Karla A. Stevens y Ronald P. Wilson, eds. El conejo de laboratorio, el conejillo de indias, el hámster y otros roedores. Academic Press, 2011 .
16. ISM discernió el premio de presentación oral corta al Dr. Tewodros Debebe

Gracias por la A2A, Lexi Alexandra Ding.