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Los subproductos de la microbiota intestinal circulan en el torrente sanguíneo y regulan los procesos fisiológicos del huésped, incluida la inmunidad, el metabolismo y las funciones cerebrales. Científicos del Instituto Pasteur (una organización de investigación socia de la Université Paris Cité), Inserm y el CNRS han descubierto que las neuronas hipotalámicas en un modelo animal detectan directamente variaciones en la actividad bacteriana y en consecuencia adaptan el apetito y la temperatura corporal. 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 y la obesidad. Los hallazgos se publicaron en Science el 15 de abril de 2022.

El intestino es el reservorio de bacterias más grande del cuerpo. Un creciente cuerpo de evidencia revela el grado de interdependencia entre los huéspedes y su microbiota intestinal y enfatiza la importancia del eje intestino-cerebro. En el Instituto Pasteur, neurobiólogos de la Unidad de Percepción y Memoria (Institut Pasteur/CNRS), 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) 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, previamente se ha establecido que las variantes del gen que codifica para el receptor NOD2 están asociadas con trastornos digestivos, incluida la enfermedad de Crohn, así como con 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 el intestino. Así lo reveló el consorcio de científicos en el nuevo estudio.

Usando técnicas de imagen cerebral, los científicos observaron inicialmente que el receptor NOD2 en ratones se expresa en neuronas en diferentes regiones del cerebro y, en particular, en una región conocida como hipotálamo. Posteriormente descubrieron que la actividad eléctrica de estas neuronas se suprime cuando entran en contacto con los muropéptidos bacterianos del intestino. Los muropéptidos en el intestino, la sangre y el cerebro se consideran marcadores de proliferación bacteriana», señala Ivo G. Boneca, Jefe de la Unidad de Biología y Genética de la Pared Celular Bacteriana, Instituto Pasteur (CNRS/Inserm) Por el contrario, si el receptor NOD2 está ausente, estas neuronas ya no son suprimidas por los 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 a desarrollar diabetes tipo 2, particularmente en las hembras 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 tan estratégico como 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 y director del CNRS de la Unidad de Percepción y Memoria del Instituto Pasteur. Por lo tanto, 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 Instituto Pasteur (Inserm). El impacto de los muropéptidos en las neuronas hipotalámicas y el metabolismo plantea dudas sobre su papel potencial en otras funciones cerebrales y puede ayudarnos a comprender el vínculo entre ciertas enfermedades cerebrales y las variantes genéticas de NOD2. Este descubrimiento allana el camino para nuevos proyectos interdisciplinarios en la frontera entre las neurociencias, la inmunología y la microbiología y, en última instancia, para nuevos enfoques terapéuticos para enfermedades cerebrales y trastornos metabólicos como la diabetes y la obesidad.

Fuente: https://www.news-medical.net

Referencia: Gabanyi I, Lepousez G, Wheeler R, et al. Bacterial sensing via neuronal Nod2 regulates appetite and body temperature. Science. 2022 Apr 15;376(6590):eabj3986.