Las bacterias en el intestino tienen una línea directa con el cerebro
La vista tridimensional del intestino de un ratón muestra neuronas sensoriales en áreas expuestas a altos niveles de compuestos microbianos. Crédito: Universidad Rockefeller
Con sus 100 millones de neuronas, el intestino se ha ganado la reputación de ser el «segundo cerebro» del cuerpo que se corresponde con el cerebro real para controlar cosas como la actividad de los músculos intestinales y las secreciones de enzimas. Una creciente comunidad de científicos ahora busca comprender cómo las neuronas intestinales interactúan con sus contrapartes cerebrales y cómo las fallas en este proceso pueden conducir a enfermedades.
Ahora, una nueva investigación muestra que las bacterias intestinales juegan un papel directo en estas comunicaciones neuronales, determinando el ritmo de la motilidad intestinal. La investigación, realizada en ratones y publicada en Nature, sugiere un notable grado de comunicación entre nuestro sistema nervioso y la microbiota. También puede tener implicaciones para el tratamiento de afecciones gastrointestinales.
«Describimos cómo los microbios pueden regular un circuito neuronal que comienza en el intestino, va al cerebro y regresa al intestino», dice Daniel Mucida de Rockefeller. , profesor asociado y jefe del Laboratorio de Inmunología de las Mucosas. «Algunas de las neuronas dentro de este circuito están asociadas con el síndrome del intestino irritable, por lo que es posible que la desregulación de este circuito predisponga al SII».
El trabajo fue dirigido por Paul A. Muller, un ex estudiante de posgrado. en el laboratorio de Mucida.
Cómo los microbios controlan la motilidad
Para comprender cómo el sistema nervioso central detecta los microbios dentro de los intestinos, Mucida y sus colegas analizaron las neuronas conectadas al intestino en ratones que carecían de microbios en su totalidad, los llamados ratones libres de gérmenes que se crían desde el nacimiento en un ambiente aislado, y se les da solo comida y agua que ha sido completamente esterilizada. Descubrieron que algunas neuronas conectadas al intestino son más activas en los ratones libres de gérmenes que en los controles y expresan altos niveles de un gen llamado cFos, que es un marcador de la actividad neuronal.
Este aumento en la actividad neuronal , a su vez, hace que la comida se mueva más lentamente de lo normal a través del tracto digestivo de los ratones. Cuando los investigadores trataron a los ratones libres de gérmenes con un fármaco que silencia estas neuronas intestinales, observaron que la motilidad intestinal se aceleraba.
No está claro cómo detectan las neuronas la presencia de microbios intestinales, pero Mucida y sus colegas encontraron sugiere que la clave puede ser un conjunto de compuestos conocidos como ácidos grasos de cadena corta, que son producidos por bacterias intestinales. Descubrieron que los niveles más bajos de estos ácidos grasos en el intestino de los ratones se asociaron con una mayor actividad de las neuronas conectadas al intestino. Y cuando aumentaron los niveles intestinales de estos compuestos del animal, la actividad de sus neuronas intestinales disminuyó. También se descubrió que otros compuestos microbianos y hormonas intestinales que cambian con la microbiota regulan la actividad neuronal, lo que sugiere jugadores adicionales en este circuito.
Neuronas en control
Sin embargo, otros experimentos revelaron un enigma . Los científicos vieron que el tipo particular de neuronas conectadas al intestino activadas por la ausencia de microbios no se extendía a la superficie expuesta de los intestinos, lo que sugiere que no pueden detectar los niveles de ácidos grasos directamente.
So Mucida y sus colegas decidieron rastrear el circuito hacia atrás y encontraron un conjunto de neuronas del tronco encefálico que muestran una mayor actividad en los ratones libres de gérmenes. Cuando los investigadores manipularon a los ratones de control para activar específicamente estas mismas neuronas, observaron un aumento en la actividad de las neuronas intestinales y una disminución en la motilidad intestinal.
Los investigadores continuaron trabajando hacia atrás y luego centraron su atención en las neuronas sensoriales que envían señales desde los intestinos al tronco encefálico. Sus experimentos revelaron que estas neuronas sensoriales se extendían a la interfaz de áreas del intestino que están expuestas a altos niveles de compuestos microbianos, incluidos los ácidos grasos. Apagaron estas neuronas para imitar lo que sucede en ratones libres de gérmenes que carecen de ácidos grasos o señales intestinales asociadas, y observaron neuronas activadas en el tronco encefálico, así como la activación de las neuronas intestinales que controlan la motilidad intestinal.
«Rastreamos todo el circuito y vimos que las neuronas fuera de los intestinos pueden ser controladas por lo que sucede dentro de los intestinos», dice Mucida. «Es plausible que el circuito identificado aquí pueda estar involucrado en interacciones bidireccionales intestino-cerebro adicionales, lo que podría influir en varias enfermedades intestinales y neurológicas, incluido el SII e incluso anomalías conductuales».
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Los científicos examinan cómo una infección intestinal puede producir síntomas crónicos Más información: Paul A. Muller et al. La microbiota modula las neuronas simpáticas a través de un circuito intestino-cerebro, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2474-7 Información de la revista: Nature
Proporcionado por la Universidad Rockefeller Cita: Las bacterias en el intestino tienen una conexión directa con el cerebro (2020, 29 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-bacteria-gut-line-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.