Los subproductos de la microbiota intestinal circulan en el torrente sanguíneo, regulando los procesos fisiológicos del huésped, incluida la inmunidad, el metabolismo y las funciones cerebrales. Científicos del Institut Pasteur una organización de investigación asociada a la Université Paris Cité, Inserm y el CNRS han descubierto que las neuronas hipotalámicas enun modelo animal detecta directamente variaciones en la actividad bacteriana y adapta el apetito y la temperatura corporal en consecuencia.Estos hallazgos demuestran que se produce un diálogo directo entre la microbiota intestinal y el cerebro, un descubrimiento que podría conducir a nuevos enfoques terapéuticos para abordar trastornos metabólicos como la diabetes yobesidad Los hallazgos se publicarán en Cienciael 15 de abril de 2022.
El intestino es el reservorio de bacterias más grande del cuerpo. Cada vez hay más pruebas que revelan el grado de interdependencia entre los huéspedes y su microbiota intestinal, y enfatizan la importancia del eje intestino-cerebro. En el Instituto Pasteur, neurobiólogos de Perception andUnidad de Memoria Institut Pasteur/CNRS[1], inmunobiólogos de la Unidad de Microambiente e Inmunidad Institut Pasteur/Inserm, y microbiólogos de la Unidad de Biología y Genética de la Pared Celular Bacteriana Institut Pasteur/CNRS/Inserm[2]han compartido su experiencia para investigar cómo las bacterias en el intestino controlan directamente la actividad de neuronas particulares en el cerebro.
Los científicos se centraron en el receptor NOD2 dominio de oligomerización de nucleótidos que se encuentra dentro de la mayoría de las células inmunitarias. Este receptor detecta la presencia de muropéptidos, que son los componentes básicos de la pared celular bacteriana. Además, se ha establecido previamente quevariantes del gen que codifica para el receptor NOD2 están asociadas con trastornos digestivos, incluida la enfermedad de Crohn, así como enfermedades neurológicas y trastornos del estado de ánimo.Sin embargo, estos datos fueron insuficientes para demostrar una relación directa entre la actividad neuronal en el cerebro y la actividad bacteriana en elintestino Esto fue revelado por el consorcio de científicos en el nuevo estudio.
Usando técnicas de imagen cerebral, los científicos observaron inicialmente que el receptor NOD2 en ratones es expresado por neuronas en diferentes regiones del cerebro y, en particular, en una región conocida como hipotálamo. Posteriormente descubrieron que la actividad eléctrica de estas neuronas esse suprimen cuando entran en contacto con los muropéptidos bacterianos del intestino.“Los muropéptidos del intestino, la sangre y el cerebro se consideran marcadores de proliferación bacteriana”, explica Ivo G. Boneca, Jefe de Biología y Genética de la Unidad de Pared Celular Bacteriana.en el Institut Pasteur CNRS/Inserm. Por el contrario, si el receptor NOD2 está ausente, estas neuronas ya no son suprimidas por muropéptidos. En consecuencia, el cerebro pierde el control de la ingesta de alimentos y la temperatura corporal. Los ratones aumentan de peso y son más susceptibles adesarrollar diabetes tipo 2, particularmente en mujeres mayores.
En este estudio, los científicos han demostrado el asombroso hecho de que las neuronas perciben directamente los muropéptidos bacterianos, mientras que se pensaba que esta tarea se asignaba principalmente a las células inmunitarias. "Es extraordinario descubrir que los fragmentos bacterianos actúan directamente sobre un centro cerebral como estrategiacomo el hipotálamo, que se sabe que gestiona funciones vitales como la temperatura corporal, la reproducción, el hambre y la sed", comenta Pierre-Marie Lledo, científico del CNRS y Jefe de la Unidad de Percepción y Memoria del Institut Pasteur.
Las neuronas parecen detectar la actividad bacteriana proliferación y muerte como un indicador directo del impacto de la ingesta de alimentos en el ecosistema intestinal.La ingesta excesiva de un alimento específico puede estimular el crecimiento desproporcionado de ciertas bacterias o patógenos, poniendo en peligro el equilibrio intestinal" dice Gérard Eberl, Jefe de la Unidad de Microambiente e Inmunidad del Institut Pasteur Inserm.
El impacto de los muropéptidos en las neuronas hipotalámicas y el metabolismo plantea interrogantes sobre su papel potencial en otras funciones cerebrales y puede ayudarnos a comprender el vínculo entre ciertas enfermedades cerebrales y variantes genéticas de NOD2. Este descubrimiento allana el camino para nuevos proyectos interdisciplinarios en elfrontera entre las neurociencias, la inmunología y la microbiología y, en última instancia, para los nuevos enfoques terapéuticos de las enfermedades cerebrales y los trastornos metabólicos como la diabetes y la obesidad.
[1] Esta unidad de investigación también se conoce como "Laboratorio de genes, sinapsis y cognición" Institut Pasteur/CNRS. El Paris Brain Institute CNRS/Inserm/Sorbonne Université/AP-HP también contribuyó a estos hallazgos.
[2] El nombre de la unidad del CNRS es "Unidad de Microbiología Integrativa y Molecular" y el nombre de la unidad del Inserm es "Unidad de Fisiopatología e Interacciones Hospedero-Microbio" Institut Pasteur/CNRS/Inserm.
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Materiales proporcionado por Instituto Pasteur. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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