La flora intestinal también modula el desarrollo del cerebro

Ayer se publicó en PNAS un artículo bastante interesante sobre la importancia de la microbiota intestinal en el desarrollo del cerebro, al menos en ratones. Para muchos, la única importancia conocida de nuestros pequeños comensales —quienes superan en un orden de magnitud (10 veces) al número total de células que tenemos en nuestro cuerpo— es en el proceso digestivo, ayudando a degradar ciertos componentes de los alimentos como las fibras vegetales y sintetizando la vitamina K y algunos aminoácidos esenciales.

Cuando un mamífero llega al mundo, lo hace completamente estéril (libre de microorganismos), pero inmediatamente después empieza a ser poblado por una gran cantidad de organismos que llegan a sus tractos digestivos a través de la leche materna y el entorno donde viven. Estos organismos cumplen importantes funciones en la homeostasis de los intestinos, en la angiogénesis y hasta en el desarrollo de nuestro sistema inmune. Recientemente, se ha demostrado ciertos efectos sistemáticos en la función hepática. Esto ha hecho pensar a los científicos que la microbiota intestinal también podría ser importante para el desarrollo de otros órganos, tales como el cerebro.

Entonces, para probar esta hipótesis, científicos del Instituto Karolinska liderados por el Dr. Rochellys Diaz Heijtz, compararon el comportamiento y la función cerebral de ratones con su microbiota intestinal normal con ratones sin flora intestinal o libre de gérmenes.

Lo primero que observaron fue que los ratones libres de gérmenes mostraron una mayor actividad motora. Cuando fueron puestos en la caja de experimentación, se movieron una mayor cantidad de distancia con respecto a los ratones con la flora intestinal normal. Por otro lado, los ratones libres de gérmenes mostraron una menor ansiedad ya que al ponerlos en una caja con una región clara y otra oscura, pasaron menos tiempo refugiados en la zona oscura a diferencia de los ratones control.

En otro experimento, los investigadores les restituyeron la microbiota a los ratones libres de gérmenes para ver si podían ser “normalizados”. Al repetir los experimentos, los ratones normalizados se comportaron de la misma manera que los ratones con la flora intestinal normal. Con esto demostraban que era la colonización temprana por estos microorganismos los que ejercían ese efecto sobre el desarrollo de su comportamiento y ansiedad.

Pero, ¿a que se debía esta diferencia? Para poder determinar esto, los investigadores cuantificaron los niveles de ciertos neurotransmisores en distintas regiones del cerebro encontrando que la noradrenalina, dopamina y la serotonina fueron mayores en el cuerpo estriado de los ratones libres de gérmenes. Estos neurotransmisores están muy relacionados con la ansiedad. Lo que pasaba era que los ratones libres de gérmenes degradaban de manera más rápida estos neurotransmisores.

Los científicos también encontraron que los niveles de expresión de dos proteínas relacionadas con la maduración de las neuronas: la NGFI-A (Factor Inducible de Crecimiento Nervioso A) y el BDNF (Factor neurotrófico derivado del cerebro), eran más bajos en los ratones libres de gérmenes que en los ratones con la microbiota intestinal normal. Con esto se demostraba que la flora intestinal puede reducir la expresión de ciertos genes importantes para el desarrollo cerebral.

Para terminar, estos resultados avalan la hipótesis de que la microbiota intestinal normal afecta el desarrollo y función del cerebro por mecanismos aún desconocidos. Además, la etapa perinatal es importante para que se de este efecto, ya que cuando normalizaron a un grupo de ratones libres de gérmenes después de un buen tiempo de haber nacido, ya no se apreciaba el efecto encontrado en los ratones con la microbiota intestinal normal o los que fueron normalizados una vez nacieron. Sería bueno analizar en qué medida se ve afectado el desarrollo del cerebro en ratones con enfermedades gastrointestinales, cuya microbiota intestinal no es la adecuada, y tal vez extender el trabajo a humanos.

Referencia:

Heijtz, R., Wang, S., Anuar, F., Qian, Y., Bjorkholm, B., Samuelsson, A., Hibberd, M., Forssberg, H., & Pettersson, S. (2011). Normal gut microbiota modulates brain development and behavior Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1010529108