Las células cerebrales hablan directamente con los microbios intestinales

Las células cerebrales hablan directamente con los microbios intestinales

abril 17, 2022 0 Por RenzoC

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 Institut 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 adaptan 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 y la obesidad. Los hallazgos se publicarán 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 Institut Pasteur, neurobiólogos de la Unidad de Percepción y 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, 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”, explica Ivo G. Boneca, Jefe de Biología y Genética de la Unidad de Pared Celular Bacteriana del Institut 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 Institut Pasteur.

Por 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 Institut 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.

[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 Interacciones y Fisiopatología Huésped-Microbio” (Institut Pasteur / CNRS / Inserm).

Fuente

La detección bacteriana a través de Nod2 neuronal regula el apetito y la temperatura corporal, Science, 15 de abril de 2022

Ilana Gabanyi1,2 *, Gabriel Lepousez1, Richard Wheeler3, Alba Vieites Prado4, Antoine Nissant1, Sébastien Wagner1, Carine Mognieu1, Sophie Dulauroy2, Samia Hicham3, Bernadette Polomack2, Florine Verny4, Philip Rosenstiel5, Nicolas Renier Gérvo Gérvo3, I †, Pierre- María Lledó1 * †

1 Institut Pasteur, Université Paris Cité, CNRS UMR 3571, Unidad de Percepción y Memoria, F-75015 París, Francia.

2 Institut Pasteur, Université Paris Cité, INSERM U1224, Microenvironment and Immunity Unit, F-75015 París, Francia.

3Institut Pasteur, Université Paris Cité, CNRS UMR6047, INSERM U1306, Unidad de Biología y Genética de la Pared Celular Bacteriana, F-75015 París, Francia.

4Sorbonne Université, Paris Brain Institute – ICM, INSERM U1127, CNRS UMR7225, AP-HP, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, F-75013 París, Francia.

5Instituto de Biología Molecular Clínica, Universidad Christian-Albrechts y Hospital Universitario Schleswig-Holstein; Campus Kiel, 24105 Kiel, Alemania.

* Autores de correspondencia.

† Estos autores contribuyeron igualmente

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