Los misteriosos lazos entre la microbiota intestinal y el cerebro y su relación con la enfermedad de Alzheimer

Published On: 11/06/2021

La proclamación de que “todas las enfermedades comienzan en el intestino”, supuestamente hecha por el médico griego Hipócrates hace 2000 años, ha sido intrigante y sigue influyendo en los investigadores y profesionales médicos hasta la actualidad. Si esto es así, ¿Qué es lo que se encuentra en el intestino?,¿Qué relación tiene el intestino con el resto del cuerpo? Y para ser más específicos ¿Cuál es su relación con el cerebro?

El intestino es el órgano en el cual se produce la mayor parte de la absorción de los alimentos y es el hábitat en donde residen aproximadamente ¡100 trillones de microorganismos!, entre los cuales se encuentran algunos virus, hongos y bacterias, siendo estos últimos normalmente de naturaleza comensal1 o mutualista2 y, en su conjunto denominados “microbiota intestinal”.

La microbiota intestinal nos acompaña desde nuestro nacimiento y a lo largo de la vida, cambiando su conformación a medida que vamos creciendo. Específicamente, en el caso de las bacterias, las especies pertenecientes a los filum Firmicutes y Bacteroidetes son las que se encuentran en mayor abundancia en el intestino y ejercen una función importante en la salud humana, puesto que: i) constituyen una barrera de defensa frente a microorganismos patógenos, ii)  estimulan el desarrollo del sistema inmunitario y iii) producen metabolitos, algunos de los cuales tienen efectos sobre el sistema nervioso central (figura 1). A su vez, los estímulos neuronales provocados por las moléculas liberadas influyen en la motilidad intestinal, la permeabilidad intestinal, la composición de la microbiota y la activación de las células inmunitarias residentes (figura 1). Todo este proceso es conocido como el “eje microbiota-intestino- cerebro”, el cual actúa en forma bidireccional.

Figura 1. Comunicación entre cerebro, intestino y microbiota. Los diferentes géneros y especies de bacterias producen metabolitos involucrados en una gran variedad de funciones cognitivas, conductuales y/o relacionadas con el estado de ánimo. A su vez, el cerebro libera moléculas como la 5-hidroxitriptamina y la hormona liberadora de corticotropina, las cuales estimulan el plexo neuroentérico y la función intestinal.

Los cambios anormales en la composición de la microbiota intestinal, un fenómeno conocido como disbiosis,  están asociados a enfermedades mentales como  desórdenes psiquiátricos, encefalopatía hepática, enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer (EA), entre otras. En relación con la EA, ésta se caracteriza por la acumulación de placas amiloides conformadas por un pequeño péptido, llamado péptido beta-amiloide (Aβ). Pequeños agregados de este péptido, llamados oligómeros de Aβ , inducen disfunción sináptica y neuroinflamación.  Tanto la disfunción sináptica como la neuroinflamación  provocan un deterioro cognitivo y la pérdida de memoria a corto plazo, una de las primeras manifestaciones clínicas de la EA. Estudios recientes han mostrado que la diversidad microbiana intestinal es diferente entre pacientes con EA e individuos sanos de la misma edad..

En recientes estudios científicos realizados en un tipo de ratones genéticamente modificados modelo de la EA, (ratón ADLP APT), han demostrado  que estos ratones presentan una acumulación de placas amiloides de péptido Aβ, ovillos neurofibrilares e inflamación crónica sistémica junto con déficits de memoria. A su vez, estos ratones presentaron una disbiosis en comparación a aquellos ratones wild type (ratón sano) . En este mismo estudio se demostró que al realizar un trasplante de microbiota fecal4 (TMF) desde los wild type  a los ratones ADLP APT, estos últimos presentaron una reducción en la formación de placas de Aβ (figura 2), ovillos neurofibrilares y deterioro cognitivo. Sumado a lo anterior, la transferencia de microbiota fecal revirtió las anomalías en la expresión colónica de genes relacionados con la actividad de células involucradas en procesos inmunoinflamatorios. Estos resultados nos presentan el papel fundamental que ejercería  la microbiota intestinal en el desarrollo de la EA y sugieren que las respuestas inmunes aberrantes actúan como un regulador potencial de la comunicación remota entre el cerebro del huésped y la microbiota intestinal.

Figura 2. Reducción de placas amiloides de Aβ en ratones ADLP APT luego de sucesivos TMF. En la figura A) se presenta una Inmunotinción para la placas Aβ en cortes de cerebro de ratones controles (WT), ADLP APT, y ratones ADLP APT con TMF (FMT). En azul se observan los núcleos celulares y en verde las placas de péptido Aβ. En B) se muestra de manera gráfica la cuantificación y disminución de las placas de péptido Aβ en ratones TMF en comparación con los ratones ADLP APT.

*Figura modificada de “Transfer of a healthy microbiota reduces amyloid and tau pathology in an Alzheimer’s disease animal model”.

Autor: Nayaret Chamorro-Veloso

 

Glosario

1 comensal:  El comensalismo es una forma de interacción biológica en la que uno de los intervinientes obtiene un beneficio, mientras que el otro no se perjudica ni se beneficia.

2 mutualista: El mutualismo es una interacción biológica, entre individuos de diferentes especies, en donde ambos se benefician y mejoran su aptitud biológica.

3 probióticos:  Son microorganismos vivos que, después de la ingesta de una cierta cantidad, ejercen beneficios sobre la salud

4 trasplante de microbiota fecal (TMF). Tipo de procedimiento en el cual se ayuda a reemplazar algunas bacterias “malas” en el colon por otras bacterias “buenas”. Aunque se utilizan diversas técnicas, básicamente consiste en utilizar heces de un sujeto aparentemente sano y administrarlas a un paciente.

 

Referencias

Durgan DJ, Lee J, McCullough LD, Bryan RM Jr. Examining the Role of the Microbiota-Gut-Brain Axis in Stroke. Stroke. 2019 Aug;50(8):2270-2277. doi: 10.1161/STROKEAHA.119.025140. Epub 2019 Jul 5. PMID: 31272315; PMCID: PMC6646086.

Kim MS, Kim Y, Choi H, Kim W, Park S, Lee D, Kim DK, Kim HJ, Choi H, Hyun DW, Lee JY, Choi EY, Lee DS, Bae JW, Mook-Jung I. Transfer of a healthy microbiota reduces amyloid and tau pathology in an Alzheimer’s disease animal model. Gut. 2020 Feb;69(2):283-294. doi: 10.1136/gutjnl-2018-317431. Epub 2019 Aug 30. PMID: 31471351.

Liu S, Gao J, Zhu M, Liu K, Zhang HL. Gut Microbiota and Dysbiosis in Alzheimer’s Disease: Implications for Pathogenesis and Treatment. Mol Neurobiol. 2020 Dec;57(12):5026-5043. doi: 10.1007/s12035-020-02073-3. Epub 2020 Aug 23. PMID: 32829453; PMCID: PMC7541367.

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