Una creciente cantidad de evidencia indica que las decenas de billones de microbios que normalmente viven en nuestros intestinos, el llamado microbioma intestinal, tienen efectos de gran alcance en el funcionamiento de nuestros cuerpos. Los miembros de esta comunidad microbiana producen vitaminas, nos ayudan a digerir los alimentos, previenen el crecimiento excesivo de bacterias dañinas y regulan el sistema inmunológico, entre otros beneficios. Ahora, un nuevo estudio sugiere que el microbioma intestinal también juega un papel clave en la salud de nuestro cerebro, según investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis.

El estudio, en ratones, encontró que las bacterias intestinales, en parte al producir compuestos como los ácidos grasos de cadena corta, afectan el comportamiento de las células inmunitarias en todo el cuerpo, incluidas las del cerebro que pueden dañar el tejido cerebral y exacerbar la neurodegeneración en condiciones como como la enfermedad de Alzheimer. Los hallazgos, publicados el 13 de enero en la revista Science, abren la posibilidad de remodelar el microbioma intestinal como una forma de prevenir o tratar la neurodegeneración.

« Le dimos antibióticos a ratones jóvenes durante solo una semana y vimos un cambio permanente en sus microbiomas intestinales, sus respuestas inmunitarias y la cantidad de neurodegeneración relacionada con una proteína llamada tau que experimentaron con la edad », dijo el autor principal David M. Holtzman, MD, Profesor Distinguido de Neurología Barbara Burton y Reuben M. Morriss III. « Lo emocionante es que manipular el microbioma intestinal podría ser una forma de tener un efecto en el cerebro sin poner nada directamente en el cerebro ».

Se está acumulando evidencia de que los microbiomas intestinales en personas con la enfermedad de Alzheimer pueden diferir de los de las personas sanas. Pero no está claro si estas diferencias son la causa o el resultado de la enfermedad, o ambos, y qué efecto podría tener la alteración del microbioma en el curso de la enfermedad.

Para determinar si el microbioma intestinal puede estar desempeñando un papel causal, los investigadores alteraron los microbiomas intestinales de ratones predispuestos a desarrollar daño cerebral y deterioro cognitivo similares al Alzheimer. Los ratones fueron modificados genéticamente para expresar una forma mutante de la proteína tau del cerebro humano, que se acumula y causa daño a las neuronas y atrofia de sus cerebros a los 9 meses de edad. También portaban una variante del gen APOE humano, un importante factor de riesgo genético para la enfermedad de Alzheimer. Las personas con una copia de la variante APOE4 tienen de tres a cuatro veces más probabilidades de desarrollar la enfermedad que las personas con la variante APOE3 más común.

Junto con Holtzman, el equipo de investigación incluyó al experto en microbioma intestinal y coautor Jeffrey I. Gordon, MD, Dr. Robert J. Glaser Distinguished University Professor y director del Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology; el primer autor Dong-Oh Seo, PhD, instructor en neurología; y el coautor Sangram S. Sisodia, PhD, profesor de neurobiología en la Universidad de Chicago.

Cuando estos ratones genéticamente modificados se criaron en condiciones estériles desde el nacimiento, no adquirieron microbiomas intestinales y sus cerebros mostraron mucho menos daño a las 40 semanas de edad que los cerebros de los ratones que albergaban microbiomas de ratón normales.

Cuando tales ratones se criaron en condiciones normales, no estériles, desarrollaron microbiomas normales. Sin embargo, un curso de antibióticos a las 2 semanas de edad cambió permanentemente la composición de las bacterias en sus microbiomas. Para los ratones machos, también redujo la cantidad de daño cerebral evidente a las 40 semanas de edad. Los efectos protectores de los cambios en el microbioma fueron más pronunciados en los ratones macho que portaban la variante APOE3 que en los que tenían la variante APOE4 de alto riesgo, posiblemente porque los efectos nocivos de APOE4 cancelaron parte de la protección, dijeron los investigadores. El tratamiento con antibióticos no tuvo un efecto significativo sobre la neurodegeneración en ratones hembra.

« Ya sabemos, a partir de estudios de tumores cerebrales, desarrollo cerebral normal y temas relacionados, que las células inmunitarias en los cerebros masculino y femenino responden de manera muy diferente a los estímulos », dijo Holtzman. « Así que no es terriblemente sorprendente que cuando manipulamos el microbioma vimos una diferencia de sexo en respuesta, aunque es difícil decir qué significa exactamente esto para hombres y mujeres que viven con la enfermedad de Alzheimer y trastornos relacionados ».

Otros experimentos vincularon tres ácidos grasos de cadena corta específicos, compuestos producidos por ciertos tipos de bacterias intestinales como productos de su metabolismo, con la neurodegeneración. Estos tres ácidos grasos eran escasos en ratones con microbiomas intestinales alterados por el tratamiento con antibióticos e indetectables en ratones sin microbiomas intestinales.

Estos ácidos grasos de cadena corta parecían desencadenar la neurodegeneración al activar las células inmunitarias en el torrente sanguíneo, lo que a su vez activaba de alguna manera las células inmunitarias en el cerebro para dañar el tejido cerebral. Cuando se alimentó a ratones de mediana edad sin microbiomas con los tres ácidos grasos de cadena corta, sus células inmunitarias cerebrales se volvieron más reactivas y sus cerebros mostraron más signos de daño ligado a tau.

« Este estudio puede ofrecer información importante sobre cómo el microbioma influye en la neurodegeneración mediada por tau y sugiere que las terapias que alteran los microbios intestinales pueden afectar el inicio o la progresión de los trastornos neurodegenerativos », dijo Linda McGavern, PhD, directora del programa en el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos. and Stroke (NINDS), que proporcionó algunos de los fondos para el estudio.

Los hallazgos sugieren un nuevo enfoque para prevenir y tratar enfermedades neurodegenerativas mediante la modificación del microbioma intestinal con antibióticos, probióticos, dietas especializadas u otros medios.

« Lo que quiero saber es que si tomas ratones genéticamente destinados a desarrollar enfermedades neurodegenerativas y manipulas el microbioma justo antes de que los animales comiencen a mostrar signos de daño, ¿podrías retardar o prevenir la neurodegeneración? ». preguntó Holtzman. « Eso sería el equivalente a comenzar un tratamiento en una persona de mediana edad que todavía es cognitivamente normal pero que está a punto de desarrollar deficiencias. Si pudiéramos comenzar un tratamiento en este tipo de modelos animales adultos sensibilizados genéticamente antes de que la neurodegeneración se manifieste por primera vez, y mostrar que funcionó, ese podría ser el tipo de cosas que podríamos probar en personas ».