¿Cómo ayudan los microbios intestinales a los ratones a extinguir los recuerdos del miedo?
Una nueva investigación en ratones muestra cómo los microbios en los intestinos pueden influir en la capacidad de desaprender las respuestas al miedo. El estudio proporciona pistas detalladas sobre los mecanismos celulares y moleculares que conectan el intestino y el cerebro.
Durante los últimos 10 a 20 años, los científicos han observado cómo las bacterias que viven dentro y fuera del cuerpo humano influyen en la salud.
Ha surgido evidencia de cómo la interrupción de estas comunidades microbianas se vincula con enfermedades e incluso con cambios de comportamiento.
Estas asociaciones también son evidentes en las relaciones entre ciertos trastornos autoinmunes y condiciones psiquiátricas.
Las personas con esclerosis múltiple o enfermedad inflamatoria intestinal (EII), por ejemplo, pueden haber alterado las bacterias intestinales y experimentar trastornos del estado de ánimo, ansiedad y depresión.
Sin embargo, aunque estas investigaciones han confirmado la existencia de un eje intestino-cerebro, los mecanismos que lo sustentan no han sido claros.
El nuevo estudio, que aparece en un reciente Naturaleza paper, ofrece detalles sin precedentes de los procesos celulares y moleculares que conectan los microbios intestinales y las células cerebrales.
"Nadie ha entendido todavía cómo la EII y otras afecciones gastrointestinales crónicas influyen en el comportamiento y la salud mental", dice el coautor principal del estudio, David Artis, profesor de inmunología y director de investigación de la EII en Weill Cornell Medicine en la ciudad de Nueva York.
“Nuestro estudio es el comienzo de una nueva forma de comprender el panorama completo”, agrega.
Aprendiendo y olvidando
Para el estudio, el profesor Artis y sus colegas utilizaron ratones para descubrir cómo afecta la alteración de los microbios intestinales a las células cerebrales.
Se basaron en su experiencia en comportamiento animal, secuenciación de genes y química celular.
La investigación se centró en qué tan bien los animales pudieron aprender y olvidar un desencadenante del miedo mediante un experimento que los científicos denominan "aprendizaje del condicionamiento del miedo y la extinción".
En el experimento, los ratones aprenden a asociar una descarga eléctrica en la pata con el sonido simultáneo de un tono.
Con el tiempo, el tono por sí solo puede provocar la misma respuesta de miedo que la descarga eléctrica.
Después de una exposición repetida al tono sin una descarga eléctrica que lo acompañe, los ratones tienden a olvidar la asociación. Esto se debe a que sus cerebros se actualizan al hecho de que la amenaza ya no existe.
Sin embargo, los investigadores encontraron que los ratones cuyos intestinos estaban libres de gérmenes desde el nacimiento, o cuyos microbios intestinales se habían reducido enormemente debido al tratamiento con antibióticos, mostraron una marcada reducción en la capacidad de saber que la amenaza ya no estaba presente. En otras palabras, sus cerebros no se estaban actualizando a las nuevas condiciones.
Genes alterados en microglia
Una investigación genética de la microglía en el cerebro de los animales arrojó algo de luz sobre el mecanismo molecular detrás de este efecto.
Los investigadores analizaron la expresión génica en la corteza prefrontal medial (mPFC), "un área del cerebro que se sabe que es crucial para el aprendizaje de la extinción".
La microglía son células inmunes que viven en el cerebro y desempeñan numerosas funciones en su desarrollo y función.
Uno de sus trabajos es ayudar a estimular y podar las conexiones entre neuronas, o células nerviosas, para remodelar los circuitos cerebrales.
Los investigadores encontraron que la ausencia de microbios intestinales alteraba la expresión génica de la microglía en la mPFC de los ratones de tal manera que perturbaba la forma en que las neuronas se forman normalmente y eliminan las conexiones durante el aprendizaje y el olvido.
El equipo también encontró cambios sustanciales en las sustancias químicas del cerebro en los ratones que carecen de microbios intestinales, como niveles alterados de moléculas que tienen un papel en condiciones neuropsiquiátricas como el autismo y la esquizofrenia.
Restaurar las bacterias intestinales solo funciona temprano en la vida
Los investigadores también realizaron experimentos en los que restauraron las bacterias intestinales en ratones libres de gérmenes a distintas edades.
Descubrieron que era posible para estos ratones desaprender una respuesta de miedo condicionada, pero solo si restauraban sus bacterias intestinales justo después del nacimiento.
Vieron esto como un hallazgo importante, ya que muchas condiciones psiquiátricas asociadas con la autoinmunidad también tienen vínculos con problemas que ocurren en las primeras etapas del desarrollo del cerebro.
“El eje intestino-cerebro impacta a todos los seres humanos, todos los días de sus vidas”, comenta el profesor Artis.
Aunque es demasiado pronto para estar seguro, el co-investigador principal, el Dr. Conor Liston, sugiere que con más estudios, estos hallazgos eventualmente conducirán a nuevos objetivos de tratamiento.
"Eso es algo que tendremos que probar en el futuro", dice.
"Estamos comenzando a comprender más acerca de cómo el intestino influye en enfermedades tan diversas como el autismo, la enfermedad de Parkinson, el trastorno de estrés postraumático y la depresión".
Prof. David Artis
