Cuando pensamos en las causas de los trastornos neurológicos y cómo tratarlos, pensamos en el cerebro. Pero, ¿es esta la mejor o la única forma? Tal vez no. Una nueva investigación realizada por científicos de Baylor College of Medicine sugiere que los microbios en el intestino pueden contribuir a ciertos síntomas asociados con trastornos neurológicos complejos. Los hallazgos, publicados en la revista Cell, también sugieren que las terapias inspiradas en microbios pueden algún día ayudar a tratarlos.
El Dr. Mauro Costa-Mattioli, profesor y catedrático de neurociencia de la Fundación Cullen y director del Centro de Investigación de la Memoria y el Cerebro en Baylor, descubrió con su equipo que los diferentes comportamientos anormales están regulados de manera interdependiente por los genes y el microbioma del huésped. Específicamente, el equipo encontró que en modelos de ratón para trastornos del neurodesarrollo, la hiperactividad está controlada por la genética del huésped, mientras que los déficits de comportamiento social están mediados por el microbioma intestinal.
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Más importante desde una perspectiva terapéutica, encontraron que el tratamiento con un microbio específico que promueve la producción de compuestos de la familia de la biopterina en el intestino o el tratamiento con una molécula de biopterina metabólicamente activa mejora el comportamiento social pero no la actividad motora.
“Somos portadores de genes del huésped y microbianos. Si bien la mayor parte del enfoque ha estado tradicionalmente en los genes del huésped, el microbioma intestinal, la comunidad de microorganismos que viven dentro de nosotros, es otra fuente importante de información genética“, comentaba Costa-Mattioli.
El trabajo del grupo de Costa-Mattioli ofrece una forma diferente de pensar sobre los trastornos neurológicos en los que tanto los genes humanos como los microbianos interactúan entre sí y contribuyen a la enfermedad. Sus hallazgos también sugieren que los tratamientos efectivos probablemente deberían dirigirse tanto al cerebro como al intestino para abordar por completo todos los síntomas. Además, abren la posibilidad de que otras afecciones complejas, como el cáncer, la diabetes, la infección viral u otros trastornos neurológicos, puedan tener un componente microbiológico.
Diafonía cerebro-intestino-microbioma
“Es muy difícil estudiar estas complejas interacciones en humanos, por lo que en este estudio, trabajamos con un modelo de ratón para trastornos del neurodesarrollo en el que los animales carecían de ambas copias del gen Cntnap2 (ratones Cntnap2 – / -)“, dijo el coprimero autor Sean Dooling, un Ph.D. candidato en genética molecular y humana en el laboratorio Costa-Mattioli. “Estos ratones presentaban déficits sociales e hiperactividad, similares a los observados en los trastornos del espectro autista (TEA). Además, estos ratones, como muchas personas con TEA, también tenían cambios en las bacterias que componen su microbioma en comparación con los ratones sin el cambio genético “.
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Otros experimentos mostraron que la modulación del microbioma intestinal mejoró el comportamiento social en los ratones mutantes, pero no alteró su hiperactividad, lo que indica que los cambios en el microbioma contribuyen selectivamente al comportamiento social de los animales.
“Pudimos separar la contribución del microbioma y la de la mutación genética del animal en los cambios de comportamiento“, dijo Dooling. “Esto muestra que el microbioma intestinal no debe ignorarse como una variable importante en el estudio de la salud y la enfermedad”.
Equipados con este conocimiento, los investigadores profundizaron en el mecanismo subyacente al efecto del microbioma en los déficits sociales del animal. Basándose en su trabajo anterior, los investigadores trataron a los ratones con el microbio probiótico, L. reuteri.
“Descubrimos que L. reuteri también puede restaurar el comportamiento social normal, pero no puede corregir la hiperactividad en ratones Cntnap2 – / -“, dijo la coautora primera Dra. Shelly Buffington, ex becaria postdoctoral en el laboratorio Costa-Mattioli y ahora asistente profesor de la rama médica de la Universidad de Texas en Galveston.
Sin embargo, la mayor sorpresa llegó cuando los investigadores administraron a los ratones asociales un metabolito o compuesto que encontraron aumentado en el intestino del huésped por L. reuteri. Descubrieron que los déficits sociales de los animales también mejoraron después de tratarlos con el metabolito en lugar de las bacterias.
“Esto nos proporciona al menos dos formas posibles de modular el cerebro desde el intestino, con las bacterias o el metabolito inducido por bacterias“, decía Buffington.
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Bacterias para curar tu cerebro y más allá
¿Podría este trabajo inspirar nuevos avances en el tratamiento de trastornos neurológicos? Si bien es demasiado pronto para decirlo con certeza, los investigadores están particularmente entusiasmados con las implicaciones traslacionales de sus hallazgos. “Nuestro trabajo refuerza un concepto emergente de una nueva frontera para el desarrollo de terapias seguras y eficaces que se dirigen al microbioma intestinal con cepas probióticas selectivas de bacterias o productos farmacéuticos inspirados en bacterias“, dijo Buffington.
“A medida que aprendamos más sobre cómo funcionan estas bacterias, podremos aprovechar de manera más precisa y eficaz su poder para ayudar a tratar el cerebro y quizás más“, agregó Dooling.
Esta investigación representa un importante paso adelante en este campo, ya que muchos trastornos, especialmente los que afectan al cerebro, siguen siendo muy difíciles de tratar.
“A pesar de todos los avances científicos y la promesa de la manipulación genética, todavía es difícil modular los genes humanos para tratar enfermedades, pero modular nuestro microbioma puede ser una alternativa interesante y no invasiva“, dijo Costa-Mattioli. De hecho, L. reuteri se está probando actualmente en un ensayo clínico en Italia en niños con autismo, y Costa-Mattioli pretende comenzar pronto su propio ensayo. “En mis sueños más locos, nunca podría haber imaginado que los microbios en el intestino pudieran modular el comportamiento y la función cerebral. Pensar ahora que las estrategias basadas en microbios pueden ser una forma viable de tratar la disfunción neurológica, sigue siendo salvaje, pero muy emocionante“.
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Fuente y referencias
Fuente original: Baylor College of Medicine escrito por Graciela Gutierrez
Referencia del estudio:
Shelly A. Buffington, Sean W. Dooling, Martina Sgritta, Cecilia Noecker, Oscar D. Murillo, Daniela F. Felice, Peter J. Turnbaugh, Mauro Costa-Mattioli. Dissecting the contribution of host genetics and the microbiome in complex behaviors. Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.cell.2021.02.009
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