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Lo ves en los comerciales todos los días: cremas y lociones para reducir las arrugas, tintes para eliminar las canas y remedios para reducir los dolores musculares y articulares. Junto con estos cambios en el nivel de la superficie, el envejecimiento también afecta la fisiología interna del cuerpo, incluido el aumento de la inflamación en el cerebro (Czirr & Wyss-Coray, 2012), la degeneración de la retina (Hoh Kam et al, 2010) y la permeabilidad de la retina. las paredes intestinales (Ma et al, 1992). Muchas industrias se construyen con el objetivo de revertir los signos del envejecimiento. Pero, ¿hay alguna manera de contrarrestar los efectos del envejecimiento en el cuerpo a un nivel más profundo que teñirte el cabello? Un grupo de científicos sugiere una forma única de hacer retroceder el reloj de las consecuencias relacionadas con el envejecimiento en el cerebro mediante la transferencia de microbiota fecal (FMT; Parker et al., 2022).

FMT utiliza los principios de la parabiosis (Ver un artículo relacionado de Knowing Neurons aquí!) para intercambiar microbiomas intestinales, definidos como la totalidad de bacterias y microorganismos que viven en el intestino sano (Sommer et al, 2013), entre ratones viejos y jóvenes. Para probar su hipótesis de que el uso de FMT para alterar el microbioma intestinal cambia la inflamación en el cerebro y el cuerpo, Parker y sus colegas usaron un modelo de ratón con ratones de 3 meses (ratones jóvenes) y ratones de 24 meses (ratones envejecidos). ). Antes de que comenzara el experimento, los investigadores primero recolectaron materia fecal para establecer la línea de base para microbiomas de ratones jóvenes y viejos. Posteriormente, los ratones recibieron antibióticos durante tres días para reducir las bacterias presentes en sus intestinos. Después del tratamiento con antibióticos, los investigadores recolectaron otra muestra fecal. Después de estos pasos iniciales, se realizaron dos rondas de FMT, en las que se administraron heces líquidas por vía nasal y los ratones se colocaron en jaulas que contenían heces según su grupo experimental. Los grupos experimentales de este estudio fueron ratones de edad avanzada que recibieron FMT de ratones jóvenes y ratones jóvenes que recibieron FMT de ratones de edad avanzada, mientras que los grupos de control fueron ratones jóvenes que recibieron FMT de otros ratones jóvenes o una solución de control no fecal (llamados ratones de control jóvenes) y ratones envejecidos que recibieron FMT de otros ratones envejecidos o una solución de control no fecal (llamados ratones de control envejecidos). Después de FMT, las heces se recolectaron cinco días y dos semanas después. Este diseño experimental permitió a los investigadores estudiar cómo la edad del microbioma intestinal afecta los procesos en el cerebro, la retina y los intestinos.

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Resumen gráfico de Parker et al., 2022

…la infusión de un microbioma joven en un ratón envejecido deshace la respuesta inmunitaria observada con la edad.

Los investigadores primero investigaron cómo FMT afecta la respuesta inflamatoria de la microglía, las células inmunitarias residentes del cerebro, en la corteza y el cuerpo calloso (un enorme conjunto de neuronas que permite que los dos lados del cerebro se comuniquen entre sí) (Heneka et al, 2019 ; Erny et al., 2015). Los ratones de control envejecidos tenían más microglía activada que los ratones de control jóvenes, lo que refleja el proceso de envejecimiento normal. Sin embargo, los ratones envejecidos con microbiomas jóvenes tenían mucha menos activación de la microglía que los ratones de control envejecidos. Sorprendentemente, la respuesta de la microglía fue bastante similar a la observada en los ratones de control jóvenes. Este mismo patrón también se mostró en la dirección opuesta, ya que los ratones jóvenes con microbiomas envejecidos tenían mucha más activación de la microglía que los ratones de control jóvenes, similar a los niveles de activación observados en los ratones de control envejecidos. Esto muestra que la edad del microbioma influye en la respuesta inmunitaria en el cerebro, y que infundir un microbioma joven a un ratón envejecido deshace la respuesta inmunitaria observada con la edad. De manera similar, darle a un ratón joven un microbioma envejecido acelera el efecto de la edad en las células inmunitarias del cerebro.

…el microbioma afecta los procesos relacionados con la edad en la retina…

Además de examinar el cerebro, los investigadores también exploraron cómo la edad del microbioma intestinal afecta la retina. En general, se demostró que, en comparación con los ratones jóvenes, los ratones envejecidos tenían una mayor inflamación en la retina. Sin embargo, después de FMT, los ratones viejos con microbiomas jóvenes tenían niveles de inflamación retiniana similares a los de los ratones control jóvenes. De acuerdo con los hallazgos en el cerebro, lo contrario también fue cierto. Los ratones jóvenes con microbiomas envejecidos tenían una inflamación de la retina que se asemejaba a los ratones de control envejecidos. El microbioma intestinal también afecta a otra parte del sistema visual: la capacidad de los fotorreceptores para regenerarse en la retina con la ayuda de la proteína RPE65, cuya producción también se sabe que disminuye con la edad (Cai et al, 2009). En ratones envejecidos con microbiomas jóvenes, hubo una mayor cantidad de proteína RPE65 en comparación con los ratones de control envejecidos. De hecho, estos niveles de proteína fueron similares a los niveles en ratones jóvenes. Además, los ratones jóvenes con microbiomas envejecidos tenían mucho menos RPE65 que los ratones de control jóvenes, con niveles de proteína comparables a los niveles observados en ratones envejecidos. En general, esto muestra que el microbioma afecta los procesos relacionados con la edad en la retina, con microbiomas jóvenes que invierten y microbiomas envejecidos que aceleran los procesos asociados con el envejecimiento.


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Otro órgano importante, los intestinos, tampoco se libran de los efectos del envejecimiento: la capa celular que forma la pared de los intestinos se vuelve permeable con el tiempo (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). A lo largo del envejecimiento, la estabilidad de la pared intestinal disminuye y se vuelve más permeable, lo que permite que las bacterias se filtren hacia la periferia, lo que a su vez aumenta la inflamación general (Cui et al, 2019; Thevaranjan et al, 2017). En este estudio, los investigadores demostraron que la edad del microbioma afecta la estabilidad de las paredes intestinales. En ratones envejecidos con un microbioma joven, los intestinos tenían menos fugas que los ratones de control envejecidos. De hecho, la permeabilidad intestinal en ratones viejos con un microbioma joven fue similar a la permeabilidad observada en ratones jóvenes. Los ratones envejecidos con microbiomas jóvenes también tenían niveles de inflamación y evidencia de bacterias en la sangre similares a los ratones jóvenes. Una vez más, los intestinos de ratones jóvenes con microbiomas envejecidos se comportaron de manera similar a los ratones envejecidos con microbiomas envejecidos al tener un intestino más permeable y más inflamación que los ratones jóvenes con microbiomas jóvenes. Estos resultados respaldan la hipótesis de que los microbiomas envejecidos contribuyen al aumento de la permeabilidad intestinal, lo que facilita un aumento de la inflamación al permitir que las bacterias se filtren al torrente sanguíneo. Es importante destacar que la introducción de un microbioma joven a través de FMT revierte estos efectos relacionados con la edad.

…la edad del microbioma intestinal afecta las funciones del cerebro, la retina y el intestino.

Los resultados del estudio muestran que la edad del microbioma intestinal afecta las funciones del cerebro, la retina y el intestino. Pero, ¿en qué se diferencian los microbiomas jóvenes y viejos? Para responder a esta pregunta, los investigadores secuenciaron el ADN del microbioma que se encuentra en las muestras fecales recolectadas en el transcurso del experimento. El microbioma joven y envejecido ya tenía diferentes composiciones genéticas antes de que ocurriera FMT, pero FMT cambió significativamente la composición genética de ambos microbiomas. Los ratones jóvenes con microbiomas envejecidos tenían una composición muy similar a los ratones de control envejecidos, mientras que la composición genética en los ratones envejecidos con microbiomas jóvenes era diferente a la de los ratones de control envejecidos y también difería de los ratones jóvenes con microbiomas jóvenes: estaban en algún punto intermedio. Los ratones de control envejecidos y los ratones jóvenes con microbiomas envejecidos tenían bacterias principalmente del Oscilabacter y Prevotella género, Firmicutes filo, y Lactobacillus johnsonii especies, mientras que los ratones de control jóvenes y los ratones envejecidos con microbiomas jóvenes tenían bacterias principalmente del Bifidobacterium, Ackermansia, Parabacteroides, Clostridiumy Enterococo grupos Al investigar la causa potencial de estos cambios relacionados con la edad, los investigadores encontraron que las vías involucradas en la producción de lípidos y vitaminas (que dependen de los metabolitos producidos por las bacterias) diferían entre los microbiomas jóvenes y los viejos. Hay un inconveniente en esta observación: los cambios en la abundancia de diferentes tipos de bacterias y su función potencial en el intestino no fueron duraderos, ya que no hubo grandes diferencias entre la composición del microbioma dos semanas después del FMT.

En general, este estudio mostró que el microbioma intestinal influye en los procesos relacionados con la edad en el cerebro, los ojos y el intestino. Los microbiomas envejecidos, independientemente de la edad del ratón receptor, provocaron más inflamación en el cerebro, la retina y los intestinos, menos potencial de regeneración en los fotorreceptores de la retina y más bacterias que se filtran de los intestinos. Por otro lado, la introducción de microbiomas jóvenes en ratones viejos revirtió estos efectos del envejecimiento. Esto puede deberse a las diferencias en la composición bacteriana de los microbiomas viejos y jóvenes, y al efecto que estas alteraciones pueden tener en las vías responsables de la producción de lípidos y vitaminas. Una pregunta que no se abordó en este estudio fue cómo la edad del microbioma afecta el rendimiento cognitivo, ya que ni los ratones de control ni los ratones FMT se comportaron de manera diferente en las pruebas de memoria conductual. La investigación futura también debería centrarse en esta pregunta, ya que se sabe que la cognición y la memoria disminuyen con la edad, y comprender el papel del microbioma en el deterioro cognitivo relacionado con la edad podría proporcionar información importante sobre los posibles fundamentos biológicos. Otra dirección que deberían seguir las futuras preguntas de investigación sería el impacto de la dieta en la composición del microbioma intestinal. Estudios anteriores han demostrado que diferentes dietas alteran los tipos de microbios en el intestino tanto a corto plazo (David et al., 2014) como a largo plazo (Wu et al., 2011). Si los cambios en la dieta pueden alterar la composición del microbioma intestinal, ¿qué sucede si también pueden reducir estos signos de envejecimiento en el cerebro, la retina y los intestinos?

Si los cambios en la dieta pueden alterar la composición del microbioma intestinal, ¿qué sucede si también pueden reducir estos signos de envejecimiento en el cerebro, la retina y los intestinos?

Acerca de los Autores

Escrito por acebo korthas, Ilustrado por Federica Raguseo, Editado por Juana Popp, Sara Wadey Lauren Wagner

Referencias

Cai, X., Conley, SM y Naash, MI (2009). RPE65: papel en el ciclo visual, enfermedad de la retina humana y terapia génica. Genética oftálmica, 30(2), 57-62. https://doi.org/10.1080/13816810802626399

Cui, H., Tang, D., Garside, GB, Zeng, T., Wang, Y., Tao, Z., Zhang, L. y Tao, S. (2019). La señalización de Wnt media en el deterioro de la diferenciación inducido por el envejecimiento de las células madre intestinales. Revisiones e informes de células madre, 15(3), 448-455. https://doi.org/10.1007/s12015-019-09880-9

Czirr, E. y Wyss-Coray, T. (2012). La inmunología de la neurodegeneración. La revista de investigación clínica, 122(4), 1156-1163. https://doi.org/10.1172/JCI58656

David, L., Maurice, C., Carmody, R. et al. La dieta altera rápida y reproduciblemente el microbioma intestinal humano. Naturaleza 505, 559 – 563 (2014). https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1038/nature12820

Erny, D., Hrab? de Angelis, AL, Jaitin, D., Wieghofer, P., Staszewski, O., David, E., Keren-Shaul, H., Mahlakoiv, T., Jakobshagen, K., Buch, T., Schwierzeck, V ., Utermöhlen, O., Chun, E., Garrett, WS, McCoy, KD, Diefenbach, A., Staeheli, P., Stecher, B., Amit, I. y Prinz, M. (2015). La microbiota del huésped controla constantemente la maduración y la función de la microglia en el SNC. Nature Neuroscience, 18(7), 965-977. https://doi.org/10.1038/nn.4030

Heneka MT (2019). La microglía ocupa un lugar central en las enfermedades neurodegenerativas. Opiniones de la naturaleza. Inmunología, 19(2), 79-80. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0112-5

Hoh Kam, J., Lenassi, E. y Jeffery, G. (2010). Visualización de ojos envejecidos: diversos sitios de acumulación de beta amiloide en la retina del ratón envejecido y la regulación positiva de los macrófagos. Más uno, 5(10), e13127. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0013127

Ma, TY, Hollander, D., Dadufalza, V. y Krugliak, P. (1992). Efecto del envejecimiento y la restricción calórica sobre la permeabilidad intestinal. Gerontología Experimental, 27(3), 321-333. https://doi.org/10.1016/0531-5565(92)90059-9

Parker, A., Romano, S., Ansorge, R., Aboelnour, A., Le Gall, G., Savva, GM, Pontifex, MG, Telatin, A., Baker, D., Jones, E., Vauzour , D., Rudder, S., Blackshaw, LA, Jeffery, G. y Carding, SR (2022). La transferencia de microbiota fecal entre ratones jóvenes y viejos revierte las características del envejecimiento del intestino, los ojos y el cerebro. microbioma, 10(1), 68.
https://doi.org/10.1186/s40168-022-01243-w

Sommer, F. y Bäckhed, F. (2013). La microbiota intestinal: maestros del desarrollo y la fisiología del huésped. Reseñas de la naturaleza. Microbiología, 11(4), 227-238. https://doi.org/10.1038/nrmicro2974

Thevaranjan, N., Puchta, A., Schulz, C., Naidoo, A., Szamosi, JC, Verschoor, CP, Loukov, D., Schenck, LP, Jury, J., Foley, KP, Schertzer, JD, Larché, MJ, Davidson, DJ, Verdú, EF, Surette, MG, & Bowdish, DME (2017). La disbiosis microbiana asociada con la edad promueve la permeabilidad intestinal, la inflamación sistémica y la disfunción de los macrófagos. Anfitrión celular y microbio, 21(4), 455-466.e4. https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.03.002

Wu, GD, Chen, J., Hoffmann, C., Bittinger, K., Chen, YY, Keilbaugh, SA, Bewtra, M., Knights, D., Walters, WA, Knight, R., Sinha, R. , Gilroy, E., Gupta, K., Baldassano, R., Nessel, L., Li, H., Bushman, FD y Lewis, JD (2011). Vinculación de patrones dietéticos a largo plazo con enterotipos microbianos intestinales. Science (Nueva York, NY), 334(6052), 105-108. https://doi-org.proxy.library.georgetown.edu/10.1126/science.1208344

Este artículo apareció originalmente en Conocer neuronas