Cooperación entre intestino y cerebro: modulación de la psique, los músculos y el sistema inmunitario
En los últimos años, nuestros cohabitantes microbianos del intestino han tenido una carrera casi sensacional gracias a la investigación intensiva. Hasta hace unas décadas, eran poco conocidos y se les consideraba, en el mejor de los casos, auxiliares de la digestión y proveedores de unas pocas vitaminas. Esto ha cambiado radicalmente. Cada año, la investigación sobre el microbioma saca a la luz ante un público atónito descubrimientos que casi nadie habría asociado antes con la flora intestinal conocida como microbioma. No todo se ha investigado hasta el último detalle. Sólo sabemos mucho a partir de experimentos con animales, cuyos resultados sólo pueden trasladarse a los seres humanos con precaución. Sin embargo, ya tenemos una visión bastante completa de lo que hace y podría hacer la flora intestinal.
La flora intestinal es diversa y única como una huella dactilar
Cada ser humano tiene una flora intestinal típicamente compuesta que se supone que es tan única como una huella dactilar. Éste es uno de los hallazgos básicos del Proyecto del Microbioma Humano, que se fijó el objetivo de analizar el complejo ecosistema llamado microbioma humano del mayor número posible de personas. Los investigadores prestaron especial atención a la flora intestinal, ya que probablemente sea la parte más importante del microbioma. En ella habitan principalmente bacterias, pero también virus y hongos. Hasta ahora, se han identificado unas 1000 especies diferentes de bacterias. Dado que los métodos de identificación se perfeccionan constantemente, es de esperar que el número de cohabitantes bacterianos recién descubiertos aumente aún más. Sin embargo, a pesar de la gran variabilidad, los investigadores también han identificado patrones en la composición de la flora intestinal que pueden agruparse en tres tipos de flora intestinal conocidos como enterotipos. Los científicos trabajan actualmente en la correlación de estos enterotipos individuales con determinadas características humanas.
El intestino habla con el cerebro - Qué hace el eje intestino-cerebro
El término "eje intestino-cerebro" describe una vía de comunicación entre el intestino y el cerebro que había pasado desapercibida durante mucho tiempo y que tampoco se creía posible. Se trata nada menos que del control de las funciones cerebrales por el intestino. Para muchos, esto sigue siendo difícil de digerir hoy en día, ya que da al término "intuición" un significado completamente nuevo. Entonces, ¿qué hay detrás del eje intestino-cerebro y cómo debemos imaginar que las funciones cerebrales sean controladas por el intestino? Por supuesto, la conversación entre el intestino y el cerebro no debe imaginarse en sentido literal. Aunque la naturaleza de la comunicación aún no se ha aclarado en todas sus partes ni ha superado la fase de las observaciones experimentales con animales, la investigación actual cree saber que el intestino, con su flora intestinal, puede ponerse en contacto con el cerebro para el intercambio de información al menos de tres formas. Entre ellas se encuentra, en particular, el nervio vago, que conecta de forma comunicativa el intestino y el cerebro. Pero también desempeñan un papel importante hormonas y neurotransmisores como la serotonina, la dopamina o la melatonina. Todos ellos se producen en el intestino para actuar en las células nerviosas del cerebro. Además, los productos metabólicos de las bacterias intestinales intervienen en la comunicación. El ácido butírico, por ejemplo, puede modificar las propiedades de la barrera hematoencefálica. Las moléculas inmunitarias y las citoquinas producidas por las bacterias intestinales también pueden influir en la fisiología de las células nerviosas.
El microbioma intestinal influye en la psique - Podría haber psicobióticos
Los estudios sobre la composición y función de la flora intestinal indican que la naturaleza de su composición influye en la función cerebral y el equilibrio mental. Si la flora intestinal se altera y las bacterias con influencia perjudicial se imponen, esto se correlaciona con trastornos del bienestar mental hasta enfermedades psiquiátricas como la depresión, como ha podido demostrar un grupo de investigadores de Bélgica. Los investigadores examinaron unas 1000 muestras de heces para determinar su composición microbiana y correlacionarla con la salud mental de sus propietarios. En el proceso, identificaron cepas bacterianas que se dan con mayor frecuencia en personas con buena salud mental. Por el contrario, la ausencia de estas bacterias indicaba trastornos mentales, incluida la depresión. Resulta apasionante la posibilidad de remediar los trastornos mentales mediante la administración selectiva de dichas bacterias. Aún no hay datos suficientes al respecto que permitan utilizar terapéuticamente un cóctel de bacterias psicoactivas como psicobióticos. En cualquier caso, sería deseable, ya que los psicofármacos disponibles hoy en día tienen sus inconvenientes.
La flora intestinal controla el crecimiento muscular: las bacterias intestinales actúan como los esteroides anabolizantes
Las actividades de entrenamiento dirigidas promueven el crecimiento muscular y pueden compensar la pérdida muscular patológica o relacionada con la edad. Aún no se sabe del todo si el microbioma intestinal también desempeña un papel decisivo en este proceso. Los estudios con animales en ratones indican que el microbioma en su totalidad favorece el entrenamiento para el desarrollo muscular de los animales. Para ello, primero se destruyó completamente la flora microbiana de los ratones mediante antibióticos. Después, los animales se entrenaron en la rueda de correr igual que sus congéneres no tratados. En los animales con un microbioma intacto, el efecto del entrenamiento, medido como masa muscular formada, fue significativamente mayor que en los animales sin microbioma. En estudios posteriores se aclarará si las cepas bacterianas específicas o las sustancias anabólicas que producen son las responsables del efecto anabólico.
El microbioma modula la inmunidad - Se activa la defensa inmunitaria inespecífica
¿Cómo puede el sistema inmunitario reaccionar rápidamente ante los agentes patógenos y proteger a los seres humanos de las infecciones? Una respuesta la proporciona el microbioma. A grandes rasgos, el sistema inmunitario consta de dos divisiones: el sistema inmunitario innato, no específico, y el sistema inmunitario adaptativo, específico. El microbioma se comunica con unas estructuras del sistema inmunitario innato llamadas células dendríticas y las pone en un estado permanente de preparación para reaccionar. Activado de este modo, el sistema inmunitario innato es capaz de reaccionar rápidamente ante intrusos procedentes de las vías respiratorias, el intestino o a través de la piel y, en un segundo paso, alertar al sistema inmunitario específico. Si la activación no se produce debido a alteraciones del microbioma, la defensa inmunitaria no puede repeler al atacante con la misma rapidez, como han demostrado los experimentos con ratones libres de gérmenes. Esto también retrasa la alerta del sistema inmunitario específico. Los inmunólogos de la Charité de Berlín están investigando qué biomoléculas son responsables de la comunicación entre el microbioma y el sistema inmunitario.
Resistencia a la colonización: las bacterias intestinales protegen contra los patógenos
Una flora intestinal sana, como parte del microbioma humano, está compuesta por un gran número de microorganismos. Los métodos analíticos modernos descubren constantemente nuevas especies de bacterias desconocidas hasta ahora. En la actualidad, las investigaciones suponen al menos 1000 bacterias intestinales diferentes y un número en gran parte desconocido de virus y hongos. Esta multitud microbiana es un componente importante de la resistencia a la colonización, que suprime la aparición de otras bacterias y protege contra los agentes patógenos. De este modo, una flora intestinal sana garantiza que ningún patógeno pueda multiplicarse en el intestino y entrar en el torrente sanguíneo a través de la mucosa intestinal.
El microbioma es un biorreactor: las bacterias producen biomoléculas importantes
La comunicación entre el intestino y el cerebro tiene lugar tanto por vía nerviosa, a través del nervio vago, como por vía humoral, a través de neurotransmisores y neurohormonas. La mayoría de los mensajeros humorales son producidos en el intestino por las bacterias intestinales, pero también en el cerebro. Esto garantiza la comunicación mutua. La serotonina, la noradrenalina y la dopamina participan en la comunicación humoral. La serotonina también se conoce como la hormona de la felicidad y contribuye significativamente al bienestar mental.
Menos conocidos son los ácidos grasos de cadena corta, que también producen las bacterias intestinales. Entre ellos están el ácido butírico (butanoato) y el ácido valérico (pentanoato), que, según un estudio de las universidades de Würzburg y Marburg, hacen que las células inmunitarias sean más agresivas. Si fuera posible utilizar este efecto de los dos ácidos grasos de forma terapéutica dirigida, las terapias contra el cáncer podrían ser más eficaces. Ésta es la esperanza de los investigadores.
Las bacterias de la flora intestinal también producen vitaminas. Entre ellas están la biotina, el ácido fólico, las vitaminas B2 y B12, así como la vitamina K. Se sabe que una parte considerable de las necesidades diarias de vitamina B12 la producen las bacterias intestinales.
Conclusión: Quien crea que se sabe todo sobre el intestino y su flora intestinal y que no se puede descubrir nada nuevo, se equivoca. Los programas de investigación actuales buscan muy intensamente posibilidades de tratar algunas enfermedades mediante cambios selectivos en la flora intestinal. Esto llega hasta la sustitución completa de una flora intestinal patológicamente alterada por otra sana con las características deseadas.
Fuente: Valles-Colomer, M., et al. El potencial neuroactivo de la microbiota intestinal humana en la calidad de vida y la depresión. Nat Microbiol 4, 623-632 (2019). https://doi.org/10.1038/s41564-018-0337-x
Taylor R. Valentino, et al. Dysbiosis of the gut microbiome impairs mouse skeletal muscle adaptation to exercise, The Journal of Physiology, Primera publicación: 26 de septiembre de 2021,https://doi.org/10.1113/JP281788
Laura Schaupp et al. Microbiota-Induced Type I Interferons Instruct a Poised Basal State of Dendritic Cells, Cell Volumen 181, ISSUE 5, P1080-1096.e19, 28 de mayo de 2020DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.022
Maik Luu, et al. Los ácidos grasos microbianos de cadena corta modulan las respuestas de las células T CD8+ y mejoran la inmunoterapia adoptiva contra el cáncer. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-24331-1