Los científicos han descubierto por primera vez un vínculo funcional entre las bacterias en los intestinos y la enfermedad de Parkinson.
Los cambios en la composición de las poblaciones de bacterias intestinales, o posiblemente en las propias bacterias intestinales, están contribuyendo activamente, e incluso pueden causar, el deterioro de las habilidades motoras que es el sello distintivo de esta enfermedad. Los hallazgos tienen profundas implicaciones para el tratamiento del Parkinson, dicen los investigadores.
El Parkinson afecta a 1 millón de personas en los EE. UU. y hasta 10 millones en todo el mundo, lo que la convierte en la segunda enfermedad neurodegenerativa más común. Los rasgos característicos incluyen temblores y dificultad para caminar, agregación de una proteína llamada alfa-sinucleína (?Syn) dentro de las células del cerebro y el intestino, y la presencia de moléculas inflamatorias llamadas citoquinas dentro del cerebro. Además, el 75 por ciento de las personas que padecen la enfermedad padecen anomalías gastrointestinales, principalmente estreñimiento.
"El intestino es el hogar permanente de una comunidad diversa de bacterias benéficas y algunas veces dañinas, conocida como microbioma, que es importante para el desarrollo y funcionamiento del sistema inmune y nervioso", dice Sarkis Mazmanian, profesor de microbiología en el Instituto de California de Tecnología.
"Sorprendentemente, el porcentaje 70 de todas las neuronas en el sistema nervioso periférico, es decir, no el cerebro o la médula espinal, se encuentran en los intestinos, y el sistema nervioso del intestino está directamente conectado al sistema nervioso central a través del nervio vago. Debido a que los problemas gastrointestinales a menudo preceden a los síntomas motores por muchos años, y debido a que la mayoría de los casos de PD son causados por factores ambientales, hipotetizamos que las bacterias en el intestino pueden contribuir a la enfermedad de Parkinson ".
Ratones libres de gérmenes
Para probar esto, los investigadores utilizaron ratones que producen en exceso ?Syn y muestran síntomas de Parkinson. Un grupo de ratones tenía un consorcio complejo de bacterias intestinales; los otros, llamados ratones libres de gérmenes, fueron criados en un ambiente completamente estéril y, por lo tanto, carecían de bacterias intestinales. Los investigadores hicieron que ambos grupos de ratones realizaran varias tareas para medir sus habilidades motoras, como correr en cintas de correr, cruzar una viga y descender de un poste. Los ratones libres de gérmenes obtuvieron resultados significativamente mejores que los ratones con un microbioma completo.
"Este fue el momento 'eureka'".
"Este fue el momento 'eureka'", dice Timothy Sampson, un investigador postdoctoral en biología e ingeniería biológica y primer autor del artículo en la revista Celular. “Los ratones eran genéticamente idénticos; Ambos grupos estaban ganando demasiado ?Syn. La única diferencia fue la presencia o ausencia de microbiota intestinal. Una vez que se elimina el microbioma, los ratones tienen habilidades motoras normales incluso con la sobreproducción de ?Syn”.
"Los tres rasgos distintivos del Parkinson desaparecieron en los modelos sin gérmenes", dice Sampson. "Ahora estábamos bastante seguros de que las bacterias intestinales regulan, e incluso son necesarias para, los síntomas de la EP. Entonces, queríamos saber cómo sucede esto ".
Cerrado el ciclo
Cuando las bacterias intestinales descomponen la fibra dietética, producen moléculas llamadas ácidos grasos de cadena corta (AGCC), como el acetato y el butirato. Investigaciones anteriores han demostrado que estas moléculas también pueden activar respuestas inmunes en el cerebro.
Entonces, los investigadores plantearon la hipótesis de que un desequilibrio en los niveles de SCFA regula la inflamación cerebral y otros síntomas de la EP. De hecho, cuando ratones libres de gérmenes fueron alimentados con AGCC, se activaron células llamadas microglía, que son células inmunes que residen en el cerebro. Estos procesos inflamatorios pueden provocar un mal funcionamiento de las neuronas o incluso su muerte. De hecho, los ratones libres de gérmenes alimentados con SCFA ahora mostraron discapacidades motoras y agregación ?Syn en regiones del cerebro relacionadas con la EP.
En una serie final de experimentos, Mazmanian y su grupo colaboraron con Ali Keshavarzian, un gastroenterólogo de la Universidad Rush en Chicago, para obtener muestras fecales de pacientes con enfermedad de Parkinson y de controles sanos. Las muestras de microbioma humano se trasplantaron a ratones libres de gérmenes, que luego notablemente comenzaron a mostrar síntomas de EP. Estos ratones también mostraron niveles más altos de AGCC en sus heces. Por el contrario, las muestras fecales trasplantadas de individuos sanos no desencadenaron los síntomas de la enfermedad de Parkinson, a diferencia de los ratones que albergan bacterias intestinales de pacientes con EP.
"Esto realmente cerró el círculo para nosotros", dice Mazmanian. "Los datos sugieren que los cambios en el microbioma intestinal son más que una consecuencia de la EP. Es un hallazgo provocativo que necesita ser estudiado más a fondo, pero el hecho de que se pueda trasplantar el microbioma de humanos a ratones y transferir síntomas sugiere que las bacterias son un importante contribuyente a la enfermedad ".
Los hallazgos tienen implicaciones importantes para el tratamiento del Parkinson, dicen los investigadores.
"Para muchas afecciones neurológicas, el enfoque de tratamiento convencional es llevar un medicamento al cerebro. Sin embargo, si la EP no es únicamente causada por cambios en el cerebro, sino por cambios en el microbioma, entonces es posible que tenga que introducir medicamentos en el intestino para ayudar a los pacientes, lo que es mucho más fácil de hacer ", dice Mazmanian.
Dichos medicamentos podrían diseñarse para modular los niveles de AGCC, suministrar probióticos beneficiosos o eliminar los organismos dañinos. "Este nuevo concepto puede conducir a terapias más seguras con menos efectos secundarios en comparación con los tratamientos actuales".
Los fondos provinieron de la Fundación Larry L. Hillblom, la Fundación Knut y Alice Wallenberg, el Consejo Sueco de Investigación, el Sr. y la Sra. Larry Field, el Instituto de Investigación Médica Heritage y los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente: Caltech
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