Modelos in vitro para la evaluación de las interacciones entre la microbiota intestinal y las células epiteliales e inmunitarias humanas

Abstract

El objetivo de este trabajo fue estudiar las interacciones de la microbiota colónica humana con el epitelio intestinal y células del sistema inmunitario midiendo el efecto sobre la integridad de la barrera epitelial del hospedador y la respuesta inmune. La microbiota colónica humana fue desarrollada en un modelo dinámico de simulación gastrointestinal in vitro (SIMGI) capaz de albergar un ecosistema microbiano complejo y representativo del colon ascendente (CA), transverso (CT) y descendente (CD). Para el ensayo de interacción se pusieron en contacto células Caco-2 y células dendríticas derivadas de monocitos provenientes de sangre humana (MDCs) con la microbiota colónica utilizando un sistema de co-cultivos in vitro basado en el sistema Transwell¿. El análisis de la microbiota colónica desarrollada en el SIMGI mostró que en las regiones correspondientes a CA, CT y CD la cantidad total de bacterias era similar (9 log número de copias del genoma/mL), aunque se observaron diferencias entre las tres regiones en cuanto a la cantidad de bacterias de los grupos Bacteroides, Ruminococcus y Clostridium leptum. Al estudiar las interacciones, los valores de la resistencia eléctrica transepitelial (TEER) mostraron que la integridad de la barrera intestinal no se vio afectada por la presencia de la microbiota colónica compleja. La medida de producción de citoquinas en los co-cultivos mostró un incremento similar de IL-8 e IL-6 en ambas Caco-2 y MDCs en presencia de la microbiota colónica en comparación con las incubaciones con cepas bacterianas puras (Bacteroides thetaiotaomicron DSM 2079, Bacteroides fragilis DSM 2151 and Clostridium clostridioformis DSM 933) y los controles sin bacterias. Además, la expresión de CD83 (marcador de maduración de MDCs) y CD80 (molécula coestimuladora involucrada en la activación de los linfocitos T) fue mayor cuando MDCs se pusieron en contacto con la microbiota de CA, CT y CD que con las cepas puras o con el coctel de maduración usado como control. Estos resultados demuestran la capacidad de la microbiota colónica compleja para madurar MDCs y por tanto favorecer la presentación de antígenos del sistema inmune adaptativo. La combinación de estos modelos in vitro representa una herramienta útil para el estudio de las interacciones entre la microbiota compleja presente en el colon humano con el epitelio intestinal humano y células regulatorias del sistema inmune intestinal.