Revisión de artículo: Modulacion de neurotransmisores por la microbiota intestinal

(Strandwitz P. Neurotransmitter modulation by the gut microbiota. Brain Res. 2018 Aug 15;1693(Pt B):128-133. doi: 10.1016/j.brainres.2018.03.015. PMID: 29903615; PMCID: PMC6005194.)

La demencia es un trastorno complejo que representa una carga importante para la salud pública en el mundo, es neurodegenerativo y está relacionado con múltiples sistemas, el DSM-V señala las características esenciales para identificar a un paciente con demencia:

• – Deterioro de la memoria de corto y largo plazo
• – Asociación con deterioro del pensamiento abstracto
• – Deterioro del juicio
• – Y alteración en otras funciones corticales superiores (atención, lenguaje, calculo, aprendizaje, gnosias, praxias, somato-sensoriales, habilidades viso-espaciales y ejecutivas).
• – Cambio de personalidad
• – El trastorno es suficientemente grave como para interferir con las actividades sociales habituales del individuo.
• – El deterioro no se explica exclusivamente por un cuadro confusional

Se reconoce a la demencia tipo Alzheimer como la más común, presente entre el 60 y 80% de los individuos diagnosticados con demencia, se caracteriza por depósitos de amiloide fibrilar extracelular b (Ab), especialmente de forma larga de 42 aminoácidos de Ab (Ab 42) (placas de amiloide), ovillos neurofibrilares intracelulares (relacionado con fosfato-tau) y degeneración neuronal y axonal en el cerebro (Lin MT, Beal MF, 2006, Mao P., Reddy PH, 2011).

Múltiples estudios han demostrado la presencia de disbiosis intestinal en los pacientes con trastornos cognitivos:

• -Diaz Heijtz y sus colaboradores (2016), Ogbonnaya (2015) y Fung (2017) presentaron evidencia de que el microbiota intestinal influye en la salud de nuestro cerebro, neurogénesis, interacción con el sistema nervioso central y entérico a través de la comunicación “eje-intestino-cerebro”.
• – Ge (2017) Luczynski (2017), Kelly (2016), De Palma (2017) Sampson (2016), Minter (2016), Berer (2017), Cekanavicute (2017), Benaki (2016) y Hsiao (2013) realizaron trabajos con modelos de animales con resultados que mostraron la relación del microbiota intestinal y los trastornos como depresión, ansiedad, enfermedad de Parkinson, Enfermedad de Alzheimer, Esclerosis múltiple y Trastorno del espectro autista (TEA).

Para lograr identificar si el microbiota puede estar involucrado en una enfermedad y comprender su mecanismo, se transfiere microbiota intestinal de un paciente que padece alguna enfermedad a un animal a través de trasplante de microbiota fecal, así como animales de control, si el trasplante del microbiota intestinal de un paciente enfermo afecta los modelos de animales trasplantados de microbiota enferma, pero no a los controles sanos, se pueden comprender los mecanismos subyacentes que esto conlleva y

analizar posibles rutas de comunicación/interacción entre el huésped y su microbiota, esto se logra a través de la combinación de metagenómica, metabolómica y/o transcriptómica de las heces del huésped.

Las investigaciones anteriores han descubierto que el microbiota influye en las enfermedades del sistema nervioso central y entérico, y se han aprovechado enfoques sistemáticos para analizar que componentes de ese microbiota es la responsable (bacteria, molécula pequeña, proteína) esto ha concluido identificando los mecanismos en el que el microbiota influye en el sistema nervioso:

• – Alteración del sistema hipotálamo-pituitaria-suprarrenal asociado al estrés.
• – Estimulación del nervio vagal.
• – Secreción de ácidos grasos de cadena corta (activación de células microgliales).
• – Afectación de permeabilidad de la barrera hematoencefálica.
• – Modulación de neurotransmisores directamente o a través de la vía de biosíntesis del huésped.

Se ha descubierto qué el microbiota tienen la capacidad de producir una variedad de importantes neurotransmisores tanto que se propuso su propio campo de estudio hace ya décadas; la endocrinología microbiana (Lyte,1993).

Se ha encontrado evidencia de la influencia de la microbiota y la produccion de los principales neurotranmisores como:

• – Dopamina (precursor de catecolaminas como norepinefrina y epinefrina).
• – Norepinefrina tiene un papel excitacion del estado de alerta en el estado vigilia, deteccion de señales sensoriales e involucrada en el comportamiento, la cognicion, memoria, aprendizaje y atencion.
• – Serotonina participa en la regulacion de procesos fisiologicos como la secresion gastrointestinal y el peristaltismo, la respiracion, vasoconstruccion, el comportamiento y la funcion neurologica. Del 90-95% reside en el tracto gastrointestinal principalmente en las celulas epiteliales enterocromafines. Las celulas epiteliales enterocromafines producen serotonina a traves de la expresion de triptofanohidroxilasa.
• – El GABA (Acido gamma-aminobutirico) es el principal neurotransmisor inhibidor del sistema nervioso central. Sirve como un mecanismo para disminuir el pH intracelular a traves del sistema de resistencia del acido glutamato.

El autor enlista en la Tabla1 una serie de sepas del microbiota involucradas en la produccion de los neurotransmisores como por ejemplo:

• – Sepas involucradas en producir dopamina y norepinefrina: Escherichia coli O 157:H7 (EHEC), Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aerug inosa, Enterobacter cloacae, Shigella sonnei y Staphylococcus aureus

• – Sepas involucradas en la produccion del GABA: Bifidobacterium breve NCIMB8807 pESHgadB y Lactobacillus

Como conclusión, existe una gran cantidad de evidencia de la intervención del microbiota intestinal sobre la modulación de los neurotransmisores la cual corresponde a una ruta de comunicación eje-intestinocerebro, sin embargo, muchos de los trabajos realizados han sido en animales, existe una gran necesidad en investigaciones de cohorte en humanos para estudiar las enfermedades del sistema nervioso para diseñar intervenciones mediadas por microbiota. En el Centro de Inmunología y Toxicología Dr. Andrew W Campbell hemos trabajado desde hace 4 años intervenciones integrales con grandes beneficios para nuestros pacientes.

Conceptos básicos:

Agnosia: reconocimiento de objetos, formas y sonidos.

Disbiosis: desequilibrio en el número o tipo de colonias del microbiota que coloniza las membranas de mucosas.

Funciones ejecutivas: planificación, organización, juicio, toma de decisiones, resolución de problemas, empatía.

Funciones somato-sensoriales: visión, audición, sensibilidad al tacto.

Habilidades viso-espaciales: orientación y reconocimiento del espacio y la relación de nuestro cuerpo con el mismo.

Metagenómica: ciencia encargada del estudio del genoma.

Metabolómica: estudio de las sustancias llamadas metabolitos presentes en las células y los tejidos.

Praxias: capacidad de realizar movimientos coordinados por ejemplo vestirnos, utilizar herramientas.

Transcriptómica: estudio de las moléculas de ARN de las células

Bibliografía:

• – DSM-V. Manual de Diagnóstico y Estadística, 5ta edición.

• – Lin MT, Beal MF Disfunción mitocondrial y estrés oxidativo en enfermedades
• neurodegenerativas. naturaleza _ 2006; 443 (7113):787–795. doi: 10.1038/naturaleza05292
• – Mao P., Reddy PH El envejecimiento y el daño oxidativo del ADN inducido por la beta amiloide y la disfunción mitocondrial en la enfermedad de Alzheimer: implicaciones para la intervención temprana y la terapéutica. Biochimica et Biophysica Acta . 2011; 1812 (11): 1359–137- Diaz Heijtz, R. et al., 2011. Normal gut microbiota modulates brain development and behavior. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 3047–3052.
• – Ogbonnaya, E.S. et al., 2015. Adult hippocampal neurogenesis is regulated by the microbiome. Biol. Psychiatry 78, e7–e9.
• – Fung, T.C., Olson, C.A., Hsiao, E.Y., 2017. Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nat. Neurosci. 20, 145–155.
• – Ge, X. et al., 2017. Potential role of fecal microbiota from patients with slow transit constipation in the regulation of gastrointestinal motility. Sci. Rep. 7, 441.
• – Kelly, J.R. et al., 2016. Transferring the blues: depression-associated gut microbiota induces neurobehavioural changes in the rat. J. Psychiatr. Res. 82, 109–118.
• – De Palma, G. et al., 2017. Transplantation of fecal microbiota from patients with irritable bowel syndrome alters gut function and behavior in recipient mice. Sci Transl Med. 9.
• – Sampson, T.R. et al., 2016. Gut microbiota regulate motor deficits and neuroinflammation in a model of parkinson’s disease. Cell 167 (1469–1480), e12.
• – Minter, M.R. et al., 2016. Antibiotic-induced perturbations in gut microbial diversity influences neuroinflammation and amyloidosis in a murine model of Alzheimer’s disease. Sci. Rep. 6, 30028.
• – Berer, K. et al., 2017. Gut microbiota from multiple sclerosis patients enables spontaneous autoimmune encephalomyelitis in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S. A.
• – Cekanaviciute, E. et al., 2017. Gut bacteria from multiple sclerosis patients modulate human T cells and exacerbate symptoms in mouse models. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
• – Benakis, C. et al., 2016. Commensal microbiota affects ischemic stroke outcome by regulating intestinal gammadelta T cells. Nat. Med. 22, 516–523.
• – Hsiao, E.Y. et al., 2013. Microbiota modulate behavioral and physiological abnormalities associated with neurodevelopmental disorders. Cell 155, 1451– 1463.
• – Lyte, M., 1993. The role of microbial endocrinology in infectious disease. J. Endocrinol. 137, 343–345