Cómo las bacterias de nuestras tripas controlan nuestro cerebro
31/10/2016
Las bacterias que habitan nuestro sistema digestivo, esta comunidad bacteriana denominada
microbiota, interactúan con el sistema endocrino, inmune y nervioso, afectando a nuestro estado físico como mental, o influenciando en el desarrollo de muchas enfermedades. Desde el mismo momento de la gestación, la microbiota de la madre empieza a cambiar para favorecer el proceso. Todo lo que la madre come, determinará en cierta media los cambios de la microbiota en el recién nacido. Si el parto es vaginal o por cesárea, o la lactancia materna, serán determinantes para adquirir un tipo de poblaciones bacterianas u otras. Estos habitantes microbianos son vitales para el desarrollo del sistema digestivo, metabólico o inmunitario del bebé. Gran parte de estas investigaciones han sido conducidas por
María Domínguez-Bello, microbióloga de la Universidad de Nueva York, que en un estudio publicado en la revista
Nature Medicine, destaca la importancia de la microbiota en el momento del nacimiento, apostando que las futuras prácticas médicas lo tendrán más en consideración.
La microbiota o la flora intestinal a medida que crecemos se ve influenciada por la dieta, el entorno, el uso de medicamentos o antibióticos, lo que llamamos hábitos de vida. No se sabe qué especies o qué combinación de especies de bacterias pueden favorecer algunos procesos vitales que pueden verse alterados conduciendo así al desarrollo de enfermedades. Pero el efecto de la microbiota en nuestra salud va más allá. A pesar de décadas estudiando el cerebro como una identidad independiente, existe una evidente comunicación con el resto del cuerpo, y cómo no, también con el sistema gastrointestinal.
¿Quién media en esta comunicación? Se ha demostrado que la
microbiota libera metabolitos que pueden llegar al cerebro, afectando a muchas de sus funciones. Enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer, la enfermedad de Parkinson o la esclerosis lateral amiotrófica, cuyo origen genético representa un pequeño porcentaje, y se desconoce la causa que las provoca en un 90 % de los pacientes. Se ha descubierto que los procesos que desencadenan estas enfermedades podrían también estar dirigidos por proteínas producidas por nuestra microbiota, como la proteína amiloide. En el laboratorio del profesor
Robert Friedland de la Universidad de Louisville, en Kentucky (EE.UU.) han descubierto cómo la exposición a proteínas bacterianas llamadas amiloides, que tienen una estructura similar a las proteínas del cerebro iniciadoras de muchas enfermedades neurodegenerativas, permiten la formación de agregados en el cerebro de otra proteína, la alfa-sinucleína. Esta proteína alfa-sinucleína es producida por las neuronas, causándole daños irreparables o incluso muerte neuronal, asociada a la patología de enfermedades neurodegenerativas.
Escultura de granito de bacteria Bacillus, F. Villapol
Pero cómo estas proteínas producidas por las bacterias en el intestino pueden ser el origen de enfermedades neurodegenerativas sigue siendo una incógnita por resolver. Friedland tiene la convincente hipótesis de que estas proteínas bacterianas que se producen en nuestra barriga causan agregación de proteínas en el cerebro por medio de un mecanismo llamado "cross-seeding", que permite empaquetar proteínas elásticas formando acumulaciones de proteínas que no se eliminan y aumentan en número, constituyendo el origen de la enfermedad. Pero va más allá, él propone que estas proteínas bacterianas causan una bajada de las defensas inmunitarias en el sistema gastrointestinal lo que repercute aumentando la inflamación en el cerebro. Los estudios del laboratorio de Friedland fueron publicados este mes en la revista del grupo de Nature,
Scientific Reports y demostraron que ratones expuestos al amiloide bacteriano desarrollaron alfa-sinucleína agregados en el cerebro, mientras que ratones no expuestos no desarrollaron la enfermedad ni ninguna inflamación en el cerebro. Sus investigaciones han sido financiadas por la
Fundación de Michael J. Fox, dirigida por el mítico actor hollywoodiense protagonista de
Regreso al futuro, y afectado por la enfermedad de Parkinson. Aunque la conexión "cerebro-tripas" se extiende a otras enfermedades. Neurocientíficos han sugerido que existen relaciones con los cambios en la microbiota y patologías neurológicas, como ansiedad, depresión, autismo, o incluso esquizofrenia.
También se ha visto cómo ratones con
lesiones cerebrales o medulares se recuperan antes cuando se altera su microbiota, o cómo se produce una recuperación motora y neuropatológica. Uno de los más relevantes científicos en la actualidad que estudian daños cerebrales o medulares es
Phillip G. Popovich del Centro de Recuperación de daños cerebrales y medulares en la Universidad del Estado de Ohio (EE.UU.). Su laboratorio acaba de publicar también este mes un interesante estudio en la
Revista de Medicina Experimental, donde relaciona las alteraciones en el microhábitat de las bacterias que habitan en el tracto gastrointestinal, llamado también
disbiosis, con empeoramiento de las lesiones medulares, y por lo tanto con la recuperación motora. Estas alteraciones pueden estar causadas o bien por el ritmo de vida, el estrés, problemas gastrointestinales o incluso el uso descontrolado de antibióticos. Realizaron un experimento muy curioso: administraron a ratones antibióticos potentes antes de inducirles una lesión medular, y posteriormente a un grupo de ratones se le administró una dieta rica en
probióticos enriquecidos con ácido láctico y a otros ratones no. Curiosamente los ratones alimentados con probióticos respondieron mucho mejor a la fase de recuperación después de la lesión medular y su habilidad motora mejoró considerablemente, y por otra parte esto no ocurrió con los ratones con una dieta normal. Estos estudios sugieren que la alimentación con probióticos favorece la rápida recuperación después de lesiones medulares, reduciendo los procesos inflamatorios en el sistema nervioso y facilitando la función motora. Los nuevos tratamientos dirigidos a recuperar daños del sistema nervioso, deberían mirar fuera de él. La microbiota que se aloja en nuestro intestino se comunica con el sistema nervioso directamente interaccionando con el sistema inmunitario o a través de fibras nerviosas, o indirectamente liberando metabolitos que pueden atravesar la barrera hematoencefálica.
El carismático neurocientífico
John Cryan de la Universidad de Cork, en Irlanda, demostró en su laboratorio que los ratones aislados de patógenos y con una dieta esterilizada, tenían más neuronas en regiones que controlaban la memoria que los ratones convencionales, sugiriendo el papel de la microbiota en la inducción de la neurogénesis en el estado adulto.
Es muy importante que científicos de diversas disciplinas establezcan colaboraciones al respecto para entender los grandes hospedadores de nuestro cuerpo, y sobre todo para diseñar fármacos que puedan controlar sus acciones y curarnos de miles de patologías. Este es el momento cuando
neurocientíficos, biólogos moleculares, microbiólogos o genetistas nos sentemos con
bioinformáticos para analizar la secuencia genética de esta flora bacteriana y cómo se pueden encontrar las dianas adecuadas a las causas y curas de enfermedades que afectan al sistema nervioso, en otras palabras,
cómo curar el cerebro estudiando lo que está ocurriendo en nuestras tripas.
El científico del Centro de Bioinformática y Biología Computacional de la Universidad de Maryland (EE.UU.),
Todd Treangen, uno de los autores de artículo que estableció las bases del mapeado de la microbiota, el
Proyecto de la Microbiota Humana, publicado por la prestigiosa revisa
Nature en 2012, donde se describe un estudio a larga escala de los microbios que colonizan los humanos. Este análisis podría establecer las bases hacia futuros tratamientos para enfermedades neurológicas, tal y como apuntó Francis Collins, el actual director de los Institutos de la Salud (NIH) de EE.UU. Desde esta institución, o incluso desde empresas farmacéuticas, se está apostando por investigaciones que estudien la relación de la microbiota y el cerebro, aportando millones de dólares a centros de investigación y científicos de estas disciplinas. Se especula que en la próxima década exista una explosión de avances científicos con nuevos tratamientos en esta línea.
Treangen junto con Mihai Pop de la misma universidad, están organizando el primer
Encuentro de Microbiota de la costa Atlántica de E.E.U.U. (Mid-Atlantic Microbiome Meetup, M3) (más información:
http://blog.umd.edu/m3/) que reunirá los días 1 y 2 de noviembre en la Universidad de Maryland, un nutrido grupo de expertos en estos campos para establecer colaboraciones y debatir sobre este emergente tema. Aparte de mesas redondas y conferencias de los mayores expertos en microbiota y su genoma, se debatirá entre la conexión de los daños cerebrales producidos con las alteraciones en la microbiota y cómo esta empeora el daño cerebral.
Julie Segre, científica de renombre del Instituto Nacional del Genoma Humano, o
Maria Giovanni, directora de Bioinformática y Genómica del NIH, serán dos de las conferenciantes. Más de 20 charlas y presentaciones de los últimos trabajos que exploran como los microbios pueden jugar con nuestras neuronas. Probablemente desde la perspectiva del estudio de la microbiota, abriremos un nuevo horizonte para tratamientos médicos en los próximos años.
