Actualizado 15 de abril, 2022
Existen numerosas evidencias que señalan que los subproductos de la microbiota intestinal circulan en el torrente sanguíneo y regulan los procesos fisiológicos del huésped, incluida la inmunidad, el metabolismo y las funciones cerebrales. Científicos de diversos institutos y organizaciones de Francia han descubierto que las neuronas hipotalámicas en un modelo animal detectan directamente variaciones en la actividad bacteriana y adaptan el apetito y la temperatura corporal en consecuencia. Estos hallazgos demuestran que se produce un diálogo directo entre la microbiota intestinal y el cerebro, un descubrimiento que podría conducir a nuevos enfoques terapéuticos para abordar trastornos metabólicos como la diabetes y la obesidad. Los hallazgos se publicaron en la revista Science de esta semana.
El intestino es el reservorio de bacterias más grande del cuerpo. Un creciente cuerpo de evidencia revela el grado de interdependencia entre los huéspedes y su microbiota intestinal y enfatiza la importancia del eje intestino-cerebro. Varios investigadores en diferentes áreas han compartido su experiencia para investigar cómo las bacterias en el intestino controlan directamente la actividad de neuronas particulares en el cerebro.
Los científicos se centraron en el receptor NOD2 (dominio de oligomerización de nucleótidos) que se encuentra dentro de la mayoría de las células inmunitarias. Este receptor detecta la presencia de muropéptidos, que son los componentes básicos de la pared celular bacteriana y se consideran marcadores de la proliferación bacteriana.
Previamente se había demostrado que las variantes del gen que codifica para el receptor NOD2 están asociadas con trastornos digestivos, incluida la enfermedad de Crohn, así como con enfermedades neurológicas y trastornos del estado de ánimo. Sin embargo, estos datos fueron insuficientes para demostrar una relación directa entre la actividad neuronal en el cerebro y la actividad bacteriana en el intestino. Así lo reveló el consorcio de científicos en el nuevo estudio.
Usando técnicas de imagen cerebral, los científicos observaron inicialmente que el receptor NOD2 en ratones se expresa en neuronas en diferentes regiones del cerebro y, en particular, en el hipotálamo. Posteriormente descubrieron que la actividad eléctrica de estas neuronas se suprime cuando entran en contacto con los muropéptidos bacterianos del intestino. Por el contrario, si el receptor NOD2 está ausente, estas neuronas ya no son suprimidas por los muropéptidos. En consecuencia, 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, particularmente en las hembras mayores.
En este estudio, los científicos han demostrado el hecho singular de que las neuronas perciben directamente los muropéptidos bacterianos ampliando la idea antigua que su relación era solo con las células inmunitarias.
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 así en peligro el equilibrio intestinal.
El efecto de los muropéptidos en las neuronas hipotalámicas y el metabolismo plantea dudas sobre su papel potencial en otras funciones cerebrales y puede ayudarnos a comprender el vínculo entre ciertas enfermedades cerebrales y las variantes genéticas de NOD2. Este descubrimiento allana el camino para nuevos proyectos interdisciplinarios en la frontera entre las neurociencias, la inmunología y la microbiología y, en última instancia, para nuevos enfoques terapéuticos para enfermedades cerebrales y trastornos metabólicos como la diabetes y la obesidad.
Gabanyi I, Lepousez G, Wheeler R et al. Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature. Science 2022; 376, Issue 6590. DOI: 10.1126/science.abj3986