Azúcares y microbioma en la leche materna

Con un enfoque multidisciplinario, un equipo internacional de investigadores de varias instituciones, incluida la Facultad de Medicina Baylor, revela que las complejas interacciones entre los azúcares y el microbioma en la leche humana influyen en la infección neonatal por rotavirus.

Publicado en la revista Nature Communications, este estudio proporciona una nueva comprensión de las infecciones por rotavirus en los recién nacidos e identifica los componentes maternos que podrían mejorar el rendimiento de las vacunas de rotavirus atenuadas y vivas.

"La infección por rotavirus causa diarrea y vómitos principalmente en niños menores de 5 años, con excepción de los bebés menores de 28 días, que generalmente no presentan síntomas. Sin embargo, en algunos lugares, las infecciones en los recién nacidos se asocian con problemas gastrointestinales graves".

¿Qué factores?" las diferencias entre los recién nacidos con y sin síntomas no se entienden claramente", dijo el primer autor, el Dr. Sasirekha Ramani, profesor asistente de virología molecular y microbiología en el Baylor College of Medicine. "Comenzamos nuestra investigación hace años determinando que una cepa particular de rotavirus estaba asociada con infecciones asintomáticas y síntomas clínicos en recién nacidos".

Ramani y sus colegas primero buscaron respuestas desde la perspectiva del virus. Investigaron si factores como la cantidad de virus en los recién nacidos o el genoma del virus podrían estar relacionados con la presencia de síntomas en los recién nacidos, pero no encontraron ninguna conexión entre esos factores.

Luego, los investigadores plantearon la pregunta desde la perspectiva del recién nacido. ¿Hay factores en los recién nacidos que podrían explicar por qué este virus infecta a los recién nacidos y por qué hay diferencias en la presentación clínica?

En el laboratorio, los investigadores investigaron si los componentes de la leche materna de la madre podían inhibir la infección de las células MA104, un modelo bien establecido para los estudios de rotavirus, con la cepa particular de rotavirus que identificaron en los viveros neonatales de la India. Inesperadamente, descubrieron que los azúcares específicos presentes en la leche materna mejoraban la infección de las células en cultivo con la cepa de rotavirus neonatal.

"Nos sorprendieron estos resultados", dijo Ramani.

"Se sabe que la leche materna mejora la protección del recién nacido contra la infección por rotavirus y los azúcares en la leche materna pueden reducir la infectividad de otros rotavirus, pero aquí encontramos lo contrario para esta cepa particular del virus".

Luego, los investigadores volvieron al campo para determinar si podían validar los resultados que habían encontrado en el laboratorio en una cohorte de parejas de madres e hijos.

"Encontramos que algunos de los mismos azúcares específicos en la leche materna que aumentan la infectividad de las células en cultivo están presentes en la leche de las madres de recién nacidos con infección sintomática", dijo Ramani.

Además, los investigadores encontraron una asociación entre el microbioma en la leche materna y los síntomas gastrointestinales en los recién nacidos, lo que generó nuevas preguntas, explicó Ramani. ¿Cómo contribuye el microbioma a las diferencias en los síntomas gastrointestinales?

"Lo que es más interesante para nosotros es que estos azúcares también aumentan la replicación de la vacuna viva atenuada contra el rotavirus que es similar al virus neonatal que estamos estudiando", dijo Ramani. "La replicación viral mejorada puede traducirse potencialmente en una respuesta inmunitaria más efectiva contra el virus, lo que llevaría a una mejor protección para el bebé. Esto es algo que queremos explorar en el futuro porque podría iluminar estrategias para mejorar la efectividad de las vacunas contra el rotavirus en partes del mundo donde no les va bien ".

"Una de las cosas más importantes para nosotros es que estos hallazgos inesperados están estrechamente relacionados con la salud pública", dijo la coautora Dra. Mary K. Estes, profesora catedrática de la Fundación Cullen de Virología Humana y Molecular en el Baylor College of Medicine y emérita, Director fundador del Centro de Enfermedades Digestivas del Centro Médico de Texas.

"La naturaleza multidisciplinaria de nuestro equipo de investigadores nos ha permitido responder preguntas sobre cómo esta cepa única de rotavirus infecta a los recién nacidos, confirmar los hallazgos en el campo y abrir posibilidades para mejorar la efectividad de las vacunas contra el rotavirus donde más se necesitan".

"Estos descubrimientos son un excelente ejemplo de la necesidad urgente de mejorar nuestra comprensión de la composición y la variación de los componentes de la leche materna", dijo el coautor Dr. Lars Bode, profesor asociado de pediatría y director y presidente de Collaborative Human Milk Research en Larsson-Rosenquist Foundation Mother-Milk-Infant Centro de Investigación de Excelencia en la Universidad de California, San Diego.

"Comprender cómo el rotavirus y otros patógenos pueden aprovechar los componentes de la leche materna guiará el desarrollo de nuevas estrategias de vacunación para mantenerse a la vanguardia en la carrera de patógenos huésped-patógeno".

Las HMO específicas están asociadas con la infección sintomática por rotavirus. Los análisis ortogonales de mínimos cuadrados parciales (OPLS-DA) dentro de los secretores solamente y los b no secretores solo muestran que el perfil HMO de la leche materna de madres en el grupo de rotavirus sintomático es distinto de los grupos asintomático y rotavirus negativo.

Otros colaboradores de este trabajo son Christopher J. Stewart, Daniel R. Laucirica, Nadim J. Ajami, Bianca Robertson, Chloe A. Autran, Dhairyasheel Shinge, Sandya Rani, Sasirekha Anandan, Liya Hu, Josephine C. Ferreon, Kurien A. Kuruvilla , Joseph F. Petrosino, BV Venkataram Prasad y Gagandeep Kang. Los autores están afiliados a una o más de las siguientes instituciones: Baylor College of Medicine; Universidad de Newcastle; Universidad de California, San Diego; Christian Medical College, India y Instituto de Tecnología de Ciencia y Salud Traslacional, India.

Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de la Salud (subvenciones R01AI105101 y AI36040) y por un premio piloto del Centro de Metagenómica e Investigación de Microbiomas. Los autores también agradecieron el apoyo de la Fundación Family Larsson - Rosenquist.