Desvelan el diálogo directo entre cerebro y microbiota intestinal

Al aparato digestivo se le conoce como el ‘segundo cerebro’, y de hecho contiene millones de neuronas que desempeñan un papel fundamental en la salud física y psicológica de los seres humanos. Además, los organismos que componen la microbiota intestinal son clave para el buen funcionamiento de todo nuestro cuerpo y su desequilibrio se ha asociado a la aparición de numerosas enfermedades, desde el síndrome de ovario poliquístico, al lupus o el alzhéimer, entre otras.

Los subproductos de la microbiota intestinal circulan en el torrente sanguíneo y se encargan de regular nuestros procesos fisiológicos, incluida la respuesta inmunitaria, el metabolismo y las funciones cerebrales. Y ahora un grupo de científicos del Institut Pasteur (organización de investigación social de la Université Paris Cité), Inserm y el CNRS ha descubierto que se produce un diálogo directo entre la microbiota intestinal y el cerebro.

En concreto, estos investigadores han comprobado en un modelo animal que las neuronas hipotalámicas detectan directamente variaciones en la actividad bacteriana y adaptan el apetito y la temperatura corporal en consecuencia, un hallazgo que podría orientar hacia nuevas estrategias terapéuticas para abordar trastornos metabólicos como la diabetes y la obesidad, y que se ha publicado en la revista Science.

La importancia del eje intestino-cerebro para la salud

Los investigadores analizaron la forma en la que las bacterias presentes en el intestino controlaban la actividad de ciertas neuronas en el cerebro. Se centraron en el receptor NOD2 (dominio de oligomerización de nucleótidos) que se encuentra dentro de la mayoría de las células inmunitarias y que detecta la presencia de muropéptidos, que son los componentes básicos de la pared celular bacteriana.

Se sabía que las variantes del gen que codifica para el receptor NOD2 se relacionan con trastornos digestivos, incluida la enfermedad de Crohn, y con enfermedades neurológicas y trastornos del estado de ánimo, pero estos datos fueron insuficientes para demostrar una relación directa entre la actividad neuronal en el cerebro y la actividad bacteriana en el intestino, según han comprobado los autores del nuevo estudio.

“La ingesta excesiva de un alimento puede estimular el crecimiento desproporcionado de ciertas bacterias o patógenos, poniendo en peligro el equilibrio intestinal”

Estos científicos emplearon técnicas de imagen cerebral, e inicialmente observaron que el receptor NOD2 en ratones se expresa en neuronas en diferentes áreas del cerebro, y en especial en el hipotálamo. Posteriormente descubrieron que la actividad eléctrica de estas neuronas se suprime cuando entran en contacto con los muropéptidos bacterianos del intestino. “Los muropéptidos en el intestino, la sangre y el cerebro se consideran marcadores de proliferación bacteriana”, ha explicado Ivo G. Boneca, Jefe de Biología y Genética de la Unidad de Pared Celular Bacteriana del Institut Pasteur (CNRS/Inserm).

Por el contrario, cuando falta el receptor NOD2, estas neuronas ya no son suprimidas por los muropéptidos, y a consecuencia de ello el cerebro pierde el control de la ingesta de alimentos y la temperatura corporal. Los ratones aumentan de peso y son más susceptibles a desarrollar diabetes tipo 2. Lo que han demostrado es que las neuronas perciben directamente los muropéptidos bacterianos, cuando hasta ahora se pensaba que esta tarea se asignaba principalmente a las células inmunitarias.

“Es extraordinario descubrir que los fragmentos bacterianos actúan directamente sobre un centro cerebral tan estratégico como el hipotálamo, que se sabe que gestiona funciones vitales como la temperatura corporal, la reproducción, el hambre y la sed”, comenta Pierre-Marie Lledo, científico y director del CNRS de la Unidad de Percepción y Memoria del Institut Pasteur.

Por tanto, las neuronas parecen detectar la actividad bacteriana (proliferación y muerte) como un indicador directo del impacto de la ingesta de alimentos en el ecosistema intestinal. “La ingesta excesiva de un alimento específico puede estimular el crecimiento desproporcionado de ciertas bacterias o patógenos, poniendo en peligro el equilibrio intestinal”, dice Gérard Eberl, Jefe de la Unidad de Microambiente e Inmunidad del Institut Pasteur (Inserm).

El impacto de los muropéptidos en las neuronas hipotalámicas y el metabolismo plantea dudas sobre el potencial papel que pueden desempeñar en otras funciones cerebrales y puede facilitar la comprensión del vínculo entre ciertas enfermedades cerebrales y las variantes genéticas de NOD2. Este descubrimiento contribuirá al desarrollo de nuevos proyectos interdisciplinarios en la frontera entre las neurociencias, la inmunología y la microbiología y, en última instancia, para nuevas opciones terapéuticas para patologías cerebrales y alteraciones metabólicas como la diabetes y la obesidad.