Resumen de la tesis que presenta Hector Alexis Angel Arce como requisito parcial para la obtención
del grado de Maestro en Ciencias en Ciencias de la Vida
Estudio sobre el origen microbiano de metabolitos correlacionados con la edad en la piel de hombres y mujeres
Resumen aprobado por:
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Dr. Aldo Moreno Ulloa
Director de tesis
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Resumen en español
La piel humana, el órgano con mayor área superficial del cuerpo, actúa como una interfaz crítica entre los sistemas internos y el entorno; protege ante estímulos físicos, químicos y biológicos, a la vez que alberga una comunidad microbiana. El envejecimiento fisiológico altera el microambiente cutáneo, induciendo cambios en la fisiología de la piel que se reflejan en sus metabolitos y remodelan la microbiota residente. Aunque estudios previos centrados mayormente en el rostro de mujeres, han descrito las diferencias taxonómicas asociadas a la edad, persiste un vacío de conocimiento crítico respecto a su funcionalidad metabólica; actualmente, resulta un desafío discernir el origen de los metabolitos presentes en la superficie cutánea y vincularlos con sus productores microbianos durante el envejecimiento cronológico intrínseco. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo determinar el origen biológico (del huésped o microbiano) de 151 metabolitos correlacionados con la edad para proporcionar una visión más profunda de la dinámica del envejecimiento y la salud. Se utilizó un enfoque de redes de asociación, donde se integraron la minería de datos metabolómicos con el análisis de secuencias públicas de ARNr 16S (n=2198) y metagenómica shotgun de muestras de piel (n=595) provenientes de dos cohortes independientes que abarcan un rango de edad extendido (1-86 años) y múltiples sitios anatómicos tanto en mujeres como en hombres. Se identificaron 80 géneros bacterianos correlacionados con la edad (q < 0.05) en al menos una condición, 20 de los cuales se validaron en ambos conjuntos de datos 16S y shotgun. Mediante esta integración de datos, se identificaron 26 géneros bacterianos en la piel humana cuya abundancia se correlacionó con la edad y se vincularon con la producción de metabolitos correlacionados con la edad. Estos resultados sugieren que al menos 15 metabolitos correlacionados con la edad son producidos por la microbiota cutánea. Destaca la identificación de una red de péptidos de ácido glutámico microbianos correlacionada positivamente con la edad. Estos hallazgos aportan nuevas y convincentes perspectivas sobre la interacción dinámica entre la microbiota de la piel y el metaboloma a lo largo de la vida humana.
Palabras clave: microbioma, origen microbiano, metagenómica, piel, edad
Resumen en inglés
Human skin, the organ with the largest surface area in the body, acts as a critical interface between internal systems and the external environment; it protects against physical, chemical, and biological stimuli while harboring a microbial community. Physiological aging alters the cutaneous microenvironment, inducing changes in skin physiology that are reflected in its metabolites and reshaping the resident microbiota. Although previous studies, predominantly focused on female facial skin, have described age-associated taxonomic differences, a key knowledge gap persists regarding metabolic functionality; currently, it remains a challenge to discern the origin of skin surface metabolites and link them to their microbial producers during intrinsic chronological aging. In this context, the present study aimed to determine the biological origin (host or microbial) of 151 age-correlated metabolites to provide deeper insight into aging and health dynamics. We employed an association network approach, integrating metabolomic data mining with the analysis of public 16S rRNA samples (n=2198) and shotgun metagenomics of skin samples (n=595) from two independent cohorts covering an extended age range (1–86 years) and multiple anatomical sites in both women and men. We identified 80 bacterial genera correlated with age (q < 0.05) in at least one condition, 20 of which validated across both 16S and shotgun datasets. Through this data integration, we identified 26 bacterial genera in human skin whose abundance correlated with age and were linked to the production of age-correlated metabolites. These results suggest that at least 15 age-correlated metabolites are produced by the skin microbiota. Notably, we identified a network of microbial glutamic acid peptides positively correlated with age. These findings provide new and compelling insights into the dynamic interaction between the skin microbiota and the metabolome throughout the human lifespan.
Palabras clave: microbiome, microbial origin, metagenomics, skin, age