Hay muchos ejemplos en la naturaleza de microorganismos como bacterias, virus y parásitos que influyen en la neurobiología y el comportamiento de sus huéspedes. Por ejemplo, el virus de la rabia ingresa al sistema nervioso casi inmediatamente después de una mordedura o un arañazo y viaja al cerebro, donde influye en la actividad neuronal para aumentar la probabilidad de un comportamiento agresivo. Esto, por supuesto, es beneficioso para el virus, ya que aumenta la probabilidad de que su huésped infectado entre en contacto con otro huésped susceptible, mejorando de hecho la probabilidad de que la cepa viral pueda propagarse. Otro ejemplo bien conocido involucra al parásito Toxoplasma gondii , que necesita vivir en su entorno preferido de intestinos felinos para sobrevivir y reproducirse. Cuando T. gondiilos embriones se excretan en las heces de los gatos, son consumidos por los roedores (que suelen escarbar en las heces de los gatos en busca de restos de comida no digerida). Se cree que T. gondii tiene un mecanismo por el cual puede influir en el comportamiento de los roedores para hacer que las ratas y los ratones tengan menos miedo , y tal vez incluso atracción por la orina de gato. La pérdida de inhibiciones con respecto al olor de la orina de su depredador natural hace que sea más probable que los roedores permanezcan cerca de los gatos y, por lo tanto, sean consumidos por los gatos. Esto devuelve a T. gondii a su entorno intestinal felino preferido, dando la impresión de que todo el proceso puede haber sido orquestado elegantemente por el parásito microbiano.
A pesar de la existencia de estos casos naturales de “control mental microbiano”, solo recientemente los neurocientíficos han comenzado a tomar en serio la idea de que los microorganismos también pueden tener una influencia en el comportamiento humano. Sin embargo, con los avances recientes en las tecnologías de investigación, hemos aprendido más sobre las poblaciones de microorganismos que habitan en nuestros cuerpos, y su influencia potencial en nuestro comportamiento, aunque aún no se comprende, se está volviendo difícil de descartar. El tracto gastrointestinal ha recibido la mayor atención en este sentido, ya que tiene la colonización bacteriana más extensa de cualquier área del cuerpo humano . Por lo tanto, el intestino se ha convertido en un nuevo objetivo en los intentos de comprender comportamientos que van desde la alimentación hasta el estrés y trastornos como el autismo.
El eje intestino-cerebro
Los investigadores han sido conscientes durante mucho tiempo de una poderosa conexión entre el intestino o el tracto gastrointestinal y el cerebro; Ya estaba claro para científicos del siglo XIX y principios del XX, como Charles Darwin, William James y Walter Cannon, que las emociones fuertes influían en el funcionamiento del sistema gastrointestinal. Cerca del comienzo del siglo XX, se reconoció que el intestino está gobernado por una estructura compleja del sistema nervioso que ahora sabemos que consta de cientos de millones de neuronas y puede operar de manera autónoma (sin la intervención del sistema nervioso central ). Esta estructura neuronal, denominada sistema nervioso entérico , que se puede encontrar en las paredes del tracto gastrointestinal desde el esófago hasta el ano, ahora se considera otra rama delsistema nervioso autónomo (aunque a veces se le llama nuestro “segundo cerebro” debido a su complejidad y similitudes con el cerebro del sistema nervioso central). Las conexiones entre el cerebro y el sistema nervioso entérico son extensas; los dos pueden comunicarse a través de la señalización del sistema neuronal, endocrino e inmunológico.
La microbiota intestinal
Además de tener su propio sistema nervioso, el intestino también alberga hasta 100 billones de microorganismos . Este número incluye más de 1000 especies diferentes de microbios, la gran mayoría de los cuales son bacterias. Juntos, se cree que estos microorganismos superan en número a las células de nuestro cuerpo en más de 10 veces (lo que ha llevado al escritor Michael Pollan a describirnos como solo un 10% de humanos ), y poseen alrededor de 150 veces la cantidad de genes que se encuentran en nuestro genoma. En su conjunto, los microorganismos intestinales constituyen la mayor parte de nuestra microbiota , el conjunto de microorganismos con los que compartimos nuestro cuerpo.
Nuestros microorganismos residentes tampoco son solo compañeros de habitación pasivos; juegan un papel importante en funciones fisiológicas generalizadas. Por ejemplo, es probable que participen en la absorción de nutrientes, el almacenamiento de grasas y la función y el desarrollo de un sistema inmunológico saludable . De hecho, parece que tenemos lo que se conoce como una relación mutualista con estos microbios, en la que ambas especies (nosotros y los microbios) se benefician de nuestra proximidad. Los microorganismos en nuestro intestino son capaces de habitar en un entorno donde pueden sobrevivir y reproducirse y, a cambio, realizan una serie de funciones que promueven nuestra propia salud y viabilidad.
Por otro lado, se podría argumentar que somos simplemente , como dice el microbiólogo Justin Sonnenburg , “un recipiente elaborado optimizado para el crecimiento y la propagación de nuestros habitantes microbianos”. Según esta perspectiva, son los microorganismos los que están manipulando la evolución y el comportamiento de su huésped para alcanzar su máximo nivel de aptitud. Por ejemplo, algunos investigadores creen que, para obtener los nutrientes que desean, los microbios han desarrollado formas de moldear nuestro apetito para hacernos desear los tipos de alimentos que proporcionarán esos nutrientes. Pero esto es solo la punta del iceberg, ya que la microbiota intestinal ahora se está explorando como un posible impulsor de una amplia gama de comportamientos humanos y como una causa subyacente en una serie de trastornos mentales.
Microbiota intestinal y comportamiento
La gama de mecanismos por los cuales la microbiota intestinal puede influir en el comportamiento humano es probablemente muy compleja y aún no se comprende por completo, pero hay varios aspectos de la comunicación intestino-cerebro que se han identificado como posibles impulsores del comportamiento. Algunos de estos son bastante directos. Por ejemplo, el nervio vago desciende desde el tronco del encéfalo para inervar los órganos internos del cuerpo y proporciona una amplia inervación al tracto gastrointestinal. Representa la conexión más directa entre el intestino y el cerebro, y los estudios han encontrado que la estimulación del nervio vago por microorganismos está asociada con cambios en el comportamiento , la función cerebral y los niveles de receptores de neurotransmisores en el cerebro.
Además, la mayoría de los neurotransmisores que se encuentran en el cerebro también se encuentran en el intestino en niveles equivalentes o mayores. Estos neurotransmisores son capaces de estimular el nervio vago para afectar la función del sistema nervioso central, y la actividad de la microbiota intestinal influye en la cantidad de neurotransmisor presente en el intestino. Por ejemplo, la gran mayoría de la serotonina en el cuerpo se produce en el intestino y su producción está regulada por la actividad microbiana allí. Además, los microbios intestinales están involucrados en la producción de precursores de neurotransmisores, que luego pueden cruzar la barrera hematoencefálica para afectar la síntesis de neurotransmisores en el cerebro. La microbiota intestinal, por ejemplo, participa en la síntesis de triptófano, el precursor de la serotonina. Una vez producido, el triptófano puede atravesar la barrera hematoencefálica para afectar la producción de serotonina en el cerebro.
La influencia de la microbiota intestinal en el comportamiento también puede ser más indirecta. Por ejemplo, los microbios intestinales pueden afectar la actividad del sistema inmunitario y las alteraciones en la función del sistema inmunitario pueden afectar el comportamiento. Un ejemplo bien conocido de la capacidad del sistema inmunológico para influir en el comportamiento involucra comportamientos de enfermedad . Se cree que los comportamientos de enfermedad son una respuesta adaptativa a la infección.; incluyen cosas como disminución del movimiento, pérdida de apetito, aumento del sueño y disminución de la interacción social. Se cree que una reducción en estos comportamientos comunes permite la conservación de energía y una reducción en el riesgo de exposición a patógenos adicionales. Una forma en que estos comportamientos pueden iniciarse es cuando los microorganismos en el intestino activan las células del sistema inmunitario, que luego envían moléculas de señalización llamadas citoquinas al cerebro, lo que lleva a una modificación de las acciones típicas de uno.
Relevancia clínica del microbioma intestinal
En este punto, la mayor parte del trabajo de investigación sobre la relación entre la microbiota intestinal y el comportamiento ha involucrado animales de experimentación como roedores. Aunque la traducción de los resultados de modelos animales a humanos a menudo es problemática, los hallazgos de estos estudios son interesantes y respaldan la hipótesis de que la microbiota intestinal puede afectar más que solo la digestión. Un enfoque para investigar esta hipótesis ha sido criar roedores en un ambiente estéril y libre de gérmenes, y luego comparar su comportamiento con roedores criados en un ambiente típico. Debido a que la colonización microbiana del tracto gastrointestinal ocurre después del nacimiento, los roedores criados en ambientes libres de gérmenes nunca desarrollan la microbiota intestinal diversa que desarrollan los animales normales. Curiosamente, su comportamiento también es muy diferente. Los animales libres de gérmenes muestran diferenciasen la cognición , las respuestas al estrés y los niveles de neurotransmisores , entre otras cosas.
Los resultados de estos estudios son intrigantes, pero no podemos asumir que los mismos fenómenos ocurren en humanos hasta que los experimentos con humanos arrojen hallazgos similares. Sin embargo, aunque la mayor parte del trabajo en esta área se ha realizado con roedores, hay algunos hallazgos con humanos que sugieren que el microbioma intestinal también influye en nuestro comportamiento. Un enfoque para explorar la función de la microbiota intestinal en humanos implica la administración de probióticos, que son microorganismos como ciertas cepas bacterianas que se cree que tienen un efecto beneficioso cuando se ingieren. Algunos creen que determinadas formulaciones de probióticos pueden ser beneficiosas para la salud del tracto gastrointestinal al reponer los niveles de microorganismos que son importantes para el funcionamiento intestinal normal.
Debido a que los probióticos son capaces de modificar la composición microbiótica del tracto gastrointestinal, varios experimentos han involucrado la administración de probióticos a humanos seguida por el control del comportamiento. Por ejemplo, en un ensayo clínico controlado con placebo, los pacientes que recibieron una formulación probiótica multibacteriana tenían niveles más bajos de síntomas de depresión y ansiedad autoinformados que los pacientes que recibieron placebos. Los participantes que recibieron probióticos también tenían niveles urinarios más bajos de la hormona del estrés cortisol , lo que respalda un creciente cuerpo de evidencia que vincula la composición de la microbiota intestinal con la reactividad al estrés y la función del eje hipotalámico-pituitario-suprarrenal (HPA) . En otro ensayo controlado aleatorio,los participantes que recibieron una formulación probiótica mostraron menos rumiación depresiva , menos pensamientos agresivos y menor reactividad a los estados de ánimo tristes. Un estudio de 2012 fue un paso más allá y utilizó neuroimágenes para explorar cómo los probióticos podrían estar influyendo en la actividad cerebral para producir este tipo de resultados. Los investigadores encontraron que los participantes que recibieron probióticos mostraron menos actividad en la ínsula (un área del cerebro involucrada en las respuestas emocionales) durante una prueba de reactividad emocional.
Estos hallazgos que relacionan repetidamente la microbiota intestinal con el sistema nervioso central y el comportamiento han despertado un gran interés en la hipótesis de que la microbiota intestinal puede estar involucrada en una variedad de afecciones relacionadas con el sistema nervioso central. Un área lógica de estudio, por ejemplo, es el papel del microbioma intestinal en la obesidad. Como se mencionó anteriormente, se cree que el microbioma intestinal es capaz de manipular el comportamiento alimentario para obtener los nutrientes que desean sus microorganismos. Curiosamente, existen diferencias en la composición del microbioma intestinal entre individuos delgados y obesos. Además, los roedores criados en ambientes libres de gérmenes son más resistentes a la obesidad , incluso cuando se alimentan con una dieta rica en grasas. Y, algunos estudios han sugerido quela suplementación con probióticos puede ayudar en los intentos de pérdida de peso y reducir la acumulación de grasa abdominal.
Sin embargo, la investigación también ha comenzado a implicar a la microbiota intestinal en trastornos que están menos claramente relacionados con el tracto gastrointestinal. Por ejemplo, debido en parte a los síntomas gastrointestinales que a menudo se informan en niños con trastornos del espectro autista (TEA), se ha planteado la hipótesis de que la composición del microbioma intestinal desempeña un papel en el trastorno. Aunque los estudios en esta área aún son preliminares, algunos han detectado diferencias en la composición de la microbiota intestinal en pacientes autistas versus controles. Además, se ha provocado un comportamiento de tipo autista en roedores.después de la administración de ácido propiónico, que es un subproducto del metabolismo bacteriano en el intestino. Estos tipos de hallazgos deben explorarse más a fondo, pero plantean preguntas intrigantes sobre el desarrollo de un trastorno neurológico complejo.
La microbiota intestinal también se está explorando como un factor contribuyente en una serie de otros trastornos que van desde la esclerosis múltiple hasta la esquizofrenia. Aún así, sin embargo, parece como si solo estuviéramos arañando la superficie cuando se trata de exploraciones de la influencia de los microorganismos en el comportamiento humano. No sería una sorpresa para muchos investigadores en esta área si, durante las próximas dos décadas, descubrimos que los microorganismos residentes en nuestro cuerpo están ejerciendo un efecto poderoso sobre muchas de las elecciones que creemos que estamos haciendo únicamente con nuestro propio libre. será. Y tal vez eso fortalecería el argumento del determinista biológico, si no solo nuestro comportamiento está controlado por nuestra genética y nuestra neurobiología, sino también por los residentes microscópicos de nuestros cuerpos.
Cryan, J. y Dinan, T. (2012). Microorganismos que alteran la mente: el impacto de la microbiota intestinal en el cerebro y el comportamiento Nature Reviews Neuroscience, 13 (10), 701-712 DOI: 10.1038/nrn3346
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