Papel de la microbiota en la comunicación entre el intestino y el cerebro

Actu PRO : Rôle du microbiote dans la communication intestin cerveau

En este artículo se describe en detalle el circuito bidireccional que conecta el intestino con el cerebro. A través del sistema nervioso simpático extrínseco del intestino, las bacterias o sus metabolitos se comunican con el cerebro, el cual influye a su vez en la fisiología intestinal.

 

Las conexiones entre el intestino y el cerebro permiten controlar tanto el tejido intestinal como el contenido microbiano y alimentario mediante la regulación de las funciones fisiológicas intestinales como la absorción de nutrientes, la motilidad y el comportamiento alimentario. Por lo tanto, es muy posible que existan circuitos capaces de detectar las bacterias intestinales y retransmitir esta información a las zonas del sistema nervioso central que, a su vez, regulan la fisiología intestinal. De ahí estos estudios que investigan los efectos de la microbiota sobre las neuronas entéricas en modelos de ratones gnotobióticos1 usando la transcriptómica2, herramientas de identificación de circuitos (trazado anterógrado3, análisis del perfil traslacional4) y manipulaciones funcionales (quimiogenómica5).

Cartografía del sistema nervioso simpático del intestino

Los autores trazaron, zona por zona (íleon, yeyuno…), la implicación de los cuerpos celulares del sistema nervioso simpático extrínseco del intestino (eEAN6) y los dividieron en dos grupos:

- los aferentes (que van del intestino al sistema nervioso), que suben información al ganglio de la raíz dorsal (DRG7) y al ganglio nodoso (NG8, ganglio inferior del nervio vago);

- y los eferentes (que van del sistema nervioso al intestino), que estimulan los ganglios simpáticos celíacos y mesentéricos superiores (CG-SMG9). Puesto que estos últimos inervan otros órganos (bazo, páncreas, hígado) además del intestino, podrían ejercer efectos mucho más amplios (inmunidad, metabolismo) que una simple reducción de la motricidad intestinal.

Así fue como este minucioso trabajo permitió localizar precisamente por dónde circula la información que entra y sale del intestino en relación con las eEAN.

La microbiota modula el eje intestino-cerebro

Por último, en ratones axénicos, los autores observaron una mayor actividad en las neuronas del NG y de los CG-SMG conectadas al intestino (pero no en los DRG), como si la ausencia de bacterias activara dichos cuerpos celulares del sistema eEAN. A la inversa, en ratones gnotobióticos colonizados por una microbiota productora de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) o en ratones axénicos que consumen AGCC a través del agua que beben, las neuronas de los CG-SMG no están activadas, como si los AGCC inhibiesen las neuronas eEAN eferentes. Así pues, la detección de bacterias o de sus metabolitos por las neuronas eEAN constituye un sistema sensorial en el que una disbiosis intestinal sería suficiente para activar las neuronas. Según los autores, el descubrimiento de este circuito de modulación de las neuronas eEAN por la microbiota o sus metabolitos podría conducir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para la regulación de la motilidad intestinal, el dolor visceral, la inmunidad entérica y los trastornos metabólicos, siempre y cuando se logre caracterizar mejor las señales bacterianas implicadas.

 

1Ratones en los que solo están presentes algunas cepas conocidas de bacterias (o de otros microorganismos)

2Mide la expresión de genes mediante la cuantificación de todos los transcriptos presentes en una célula en un momento dado y en determinadas condiciones

3Método que permite trazar proyecciones axonales desde su origen hasta su terminación

4Detección, cuantificación y seguimiento de los compuestos producidos por la microbiota

5Técnicas de transgénesis que permiten modificar la respuesta de una población de neuronas a un compuesto químico

6eEAN = extrinsic enteric-associated neurons (neuronas extrínsecas del intestino)

7DRG = dorsal root ganglia (ganglios de la raíz dorsal)

8NG = nodose ganglion (ganglio nodoso)

9CG-SMG = sympathetic coeliac-superior mesenteric ganglia (ganglios simpáticos celíacos y mesentéricos superiores)

 

Bibliografia:

Muller, P.A., Schneeberger, M., Matheis, F. et al. Microbiota modulate sympathetic neurons via a gut–brain circuit. Nature 583, 441–446 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2474-7