Con más microbios que células en nuestro cuerpo, no sorprende que las bacterias y otros «huéspedes» invisibles influyan en nuestro metabolismo, sistema inmunológico e incluso en nuestro comportamiento. Ahora, los investigadores que estudian ratones han descubierto cómo las bacterias en el intestino de los mamíferos pueden hacer ping al cerebro para regular el apetito y la temperatura corporal de un animal, e involucra la misma vía molecular que usa el sistema inmunitario para detectar patógenos bacterianos.
“Es un hallazgo bastante importante”, dice Antoine Adamantidis, neurocientífico de la Universidad de Berna que no participó en el trabajo. “Nuestra vida depende de la ingesta de alimentos, y esta es una más [thing] que las bacterias pueden [influence].”
Durante los últimos 20 años, los investigadores han descubierto conexiones entre el intestino humano y el resto del cuerpo. Han relacionado ciertos microbios intestinales con afecciones como depresión, esclerosis múltiple y trastornos del sistema inmunitario; también han documentado las conexiones del sistema nervioso entre el intestino y el cerebro. Pero los investigadores han tenido dificultades para comprender exactamente cómo los microbios intestinales, o las moléculas que producen, influyen en el cerebro.
Cuando ciertas bacterias intestinales se infiltran en el resto del cuerpo, nuestro sistema inmunológico las detecta al detectar fragmentos de sus paredes celulares, conocidos como muropéptidos. Nuestros detectores moleculares para estos muropéptidos, proteínas llamadas Nod2, recubren las superficies de las células involucradas en la primera línea de defensa del cuerpo. Ilana Gabanyi, neuroinmunóloga del Instituto Pasteur, quería saber si estos detectores moleculares también existen en las células nerviosas del cerebro.
Gabanyi y sus colegas comenzaron con ratones genéticamente modificados: algunos fueron diseñados para carecer de Nod2 y otros fueron diseñados para producir una etiqueta fluorescente que marcaba el lugar donde se fabricaba el detector molecular. La primera evidencia de que los muropéptidos influyen en el apetito provino de los ratones sin Nod2. En comparación con los ratones normales, estos roedores aumentaron de peso a medida que envejecían. Eso sugirió, dice Gabanyi, que los muropéptidos pueden proporcionar una señal «completa» al cerebro que está ausente en los ratones libres de Nod2. Debido a que la comida puede estimular los microbios en el intestino, es probable que comer induzca la liberación de muropéptidos, agrega.
A continuación, ella y sus colegas alimentaron a otros ratones con muropéptidos ligeramente radiactivos. Cuatro horas después, revisaron para ver dónde viajaban los muropéptidos en los cuerpos de los roedores. Al monitorear la radiactividad, encontraron que los muropéptidos habían viajado al cerebro. Juntos, los experimentos revelan De hecho, Nod2 se produce en el cerebro del ratón.y que los muropéptidos pueden llegar allí a las pocas horas de llegar al intestinoGabanyi y sus colegas informan hoy en Ciencia.
“No tenía idea de que estos [fragments] llegar al cerebro”, dice Christine McDonald, bióloga molecular que estudia los sensores bacterianos del cuerpo en la Clínica Cleveland.
Los experimentos también mostraron que los muropéptidos radiactivos se acumulan más en los cerebros de los ratones hembra que en los cerebros de los machos, y tienen efectos más fuertes en las hembras, dice Gabanyi. Los ratones hembra mayores que carecían de Nod2 en el cerebro comían más por comida que los ratones que no habían sido modificados genéticamente. También mantuvieron una temperatura corporal más alta y tendieron a pasar menos tiempo construyendo nidos para mantenerse calientes, lo que indica que Nod2 podría tener otras funciones fisiológicas.
Hubo otras desventajas de interrumpir esta vía de comunicación intestino-cerebro: los ratones hembra sin un complemento normal de Nod2 tendieron a desarrollar diabetes y no vivieron tanto como los ratones típicos. Y los ratones que recibieron antibióticos para eliminar las bacterias intestinales tuvieron problemas similares; los investigadores creen que esto se debe a que los muropéptidos nunca llegaron al cerebro para ayudar a regular el apetito y la temperatura corporal.
Juntos, los nuevos experimentos identifican un mecanismo directo por el cual las bacterias pueden controlar el cerebro, dice Livia Hecke Morais, neurobióloga del Instituto de Tecnología de California. Hasta ahora, “faltaban demostraciones de tales conexiones directas”, agrega Margaret McFall-Ngai, bióloga del desarrollo de la Carnegie Institution for Science.
No está claro si el papel de Nod2 en el cerebro o su función inmunológica fue lo primero. “La misma molécula que alerta a nuestro sistema inmunitario de que algo anda mal podría ser utilizada por nuestro sistema nervioso como una señal para regular procesos clave de supervivencia”, como la alimentación y el control de la temperatura, dice Juan Escobar, biólogo evolutivo que estudia microbios intestinales en Vidarium Nutrition. , Health, and Wellness Research Center que no participó en el trabajo.
Con base en los hallazgos en los ratones hembra mayores, Gabanyi y sus colegas especulan que el sistema de control de muropéptido gana importancia a medida que la regulación del apetito y la temperatura corporal impulsada por hormonas disminuye con la edad. Cambios hormonales similares en las mujeres que ingresan a la menopausia están asociados con el aumento de peso y los sofocos, lo que hace que los investigadores se pregunten si el sistema muropéptido-Nod2 podría proporcionar un objetivo no hormonal para tratar esos problemas. Si este sistema también existe en humanos, “hay mucho potencial [for treatment]”, dice Morais.
Aún otros científicos enfatizaron que los hallazgos fueron en ratones y, por lo tanto, necesitan mucho más estudio. Pero McFall-Ngai señala que en el calamar, Nod2 también detecta fragmentos de la pared celular bacteriana y ayuda a controlar el desarrollo del animal. Por lo tanto, está convencida de que este sistema de comunicación es antiguo y es probable que se encuentre en todos los vertebrados.
