Perfilando el entorno intestinal humano en condiciones fisiológicas

La estructura espaciotemporal del microbioma humano, el proteoma y el metaboloma refleja y determina la fisiología intestinal regional y puede tener implicaciones para la enfermedad. Sin embargo, se conoce poco sobre la distribución de microorganismos, su entorno y su actividad bioquímica en el intestino debido a la dependencia de muestras de heces y al acceso limitado a solo algunas regiones del intestino mediante endoscopia en individuos en ayuno o sedados. Para abordar estas deficiencias, desarrollamos un dispositivo ingerible que recolecta muestras de múltiples regiones del tracto intestinal humano durante la digestión normal. La recolección de 240 muestras intestinales de 15 individuos sanos utilizando el dispositivo y el posterior análisis de multi-ómicas identificaron diferencias significativas entre bacterias, fagos, proteínas del huésped y metabolitos en los intestinos en comparación con las heces. Ciertos taxones microbianos fueron enriquecidos de manera diferencial y la inducción de profagos fue más prevalente en los intestinos que en las heces. El proteoma del huésped y los perfiles de ácidos biliares variaron a lo largo de los intestinos y eran muy distintos de los de las heces. Las correlaciones entre gradientes en concentraciones de ácidos biliares y abundancia microbiana predijeron especies que alteraron el pool de ácidos biliares a través de la deconjugación. Además, las concentraciones de ácidos biliares conjugados microbianamente mostraron tendencias dependientes de aminoácidos que no eran evidentes en las heces. En general, el perfilado no invasivo y longitudinal de microorganismos, proteínas y ácidos biliares a lo largo del tracto intestinal en condiciones fisiológicas puede ayudar a dilucidar los roles del microbioma intestinal y el metaboloma en la fisiología humana y la enfermedad.