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¿Qué es el eje intestino-cerebro?

Eje intestino - cerebro.

Los intestinos tienen su propio sistema nervioso, el sistema nervioso entérico (ENS). Éste tiene más de 500 millones de neuronas. Los científicos están investigando cómo las células nerviosas del ENS se comunican con las neuronas cerebrales a través del "eje intestino-cerebro". La última investigación muestra que estas neuronas se ven afectadas por los sucesos intestinales, incluyendo las actividades de las bacterias que habitan allí.

El papel del microbioma.

El intestino humano alberga un número sorprendente de especies de microorganismos. Su número se estima en más de 10 elevado a 14 (100.000.000.000.000) individuos y está compuesta por más de tres mil especies diferentes. Aunque el perfil microbiano de cada persona es distinto, la abundancia y distribución relativas de especies bacterianas es similar entre individuos sanos, ayudando en el mantenimiento de la salud general. En un nivel básico, la microbiota del intestino interactúa con el huésped humano en una relación mutualista. Es decir, el intestino del anfitrión proporciona a las bacterias un ambiente y alimentos para crecer. La bacteria ayuda a gobernar la homeostasis dentro del anfitrión. Por lo tanto, es razonable pensar que la falta de microbiota intestinal saludable también puede conducir a un deterioro de estas relaciones y, finalmente, a la enfermedad.

Comunicación intestino-cerebro.

Comunicación intestino-cerebro.

La comunicación se produce en ambos sentidos, desde el intestino al cerebro y viceversa. Es una red comunicativa muy activa. Las sustancias químicas que intervienen en la transmisión de la información proceden de forma muy directa de los nutrientes que obtenemos de los alimentos. Estos nutrientes sufren una serie de transformaciones por parte de las células intestinales y la flora intestinal. De aquí se obtienen una serie de sustancias, lo que podemos denominar neurometabolitos. Éstos alcanzan nuestro cerebro por vía nerviosa o sanguínea.

Veamos algunos ejemplos.

La serotonina es el neurotransmisor que influye en nuestro estado de ánimo. Ésta procede de una proteína que obtenemos de los alimentos, el triptófano. Las especies lactobacilus y bifidobacterium, son capaces de transformar el glutamato de las proteínas que ingerimos con la comida en ácido gamaaminobutírico (GABA). GABA es el principal neurotransmisor inhibidor del cerebro, influyendo en el estado emocional y en la capacidad cognitiva. Otras bacterias producen noradrenalina y acetilcolina, otros de los dos neurotransmisores principales del cerebro.

Cuando la flora intestinal se altera, también se altera la producción de estos neurometabolitos, lo que repercutirá en nuestra función mental. Hay numerosos estudios que confirman estas hipótesis. En éstos se ha logrado provocar cambios en el comportamiento de los ratones administrándoles ciertos microorganismos.

Diferentes formas de comunicar.

Comunicación intestino-cerebro.

Existe ahora una fuerte evidencia de que la flora intestinal puede activar el nervio vago. Dicha activación juega un papel crítico en la mediación de los efectos sobre el cerebro y el comportamiento. El nervio vago parece diferenciar entre bacterias no patógenas y potencialmente patógenas, incluso en ausencia de inflamación. Ésta vía vagal media señales que pueden inducir tanto efectos ansiogénicos como ansiolíticos, dependiendo de la naturaleza del estímulo. Ciertas señales vagales del intestino pueden promover un reflejo antiinflamatorio. Este papel inmunomodulador del nervio vago también puede tener consecuencias para la modulación de la función cerebral y el estado de ánimo.

El futuro.

Lo que  falta son datos relevantes sobre la electrofisiología del sistema. Se hacen importantes los avances en nuestra comprensión del cerebro intestinal y del eje microbioma-intestino-cerebro. Éstos avances tienen su origen en estudios de cómo distintos estímulos microbianos y nutricionales activan el nervio vago. Tendrán que analizar la naturaleza de las señales transmitidas al cerebro que conducen a cambios diferenciales en el cerebro. Faltan estudios de neuroquímica del cerebro y del comportamiento.
La comprensión de la inducción y transmisión de señales en el nervio vago puede tener importantes implicaciones para el desarrollo de estrategias terapéuticas microbianas o basadas en la nutrición para los trastornos del estado de ánimo.

Alteraciones de la flora intestinal en ratones.

La disfunción en el eje intestino-cerebro.

Ha sido descifrada por una multitud de estudios relacionados con enfermedades. Por ejemplo, la microbiota alterada se ha relacionado con trastornos neuropsicológicos incluyendo depresión y autismo, trastornos metabólicos como la obesidad y trastornos gastrointestinales que incluyen la enfermedad inflamatoria del intestino y el síndrome del intestino irritable.

Afortunadamente, los estudios también han indicado que la microbiota intestinal puede ser modulada con el uso de probióticos, antibióticos y trasplantes de microbiota fecal como una perspectiva para la terapia en las enfermedades asociadas con disbiosis bacteriana. Esta modulación de la microbiota intestinal es actualmente un área creciente de investigación, ya que ella podría tener la clave para el tratamiento de muchas enfermedades.

eje intestino-cerebro

Producción de butirato por la microbiota.

Moléculas señales del eje intestino-cerebro.

Se han establecido múltiples vías de comunicación que incluyen el nervio vago, el sistema inmunológico, los ácidos grasos de cadena corta (butirato) y el aminoácido triptófano. Desde el punto de vista del desarrollo, los nacidos por cesárea tienen una microbiota claramente diferente en los primeros años de vida a los nacidos por parto natural. En el otro extremo, los individuos que envejecen con peor salud tienden a mostrar pérdida en la diversidad microbiana. Recientemente, la microbiota intestinal se ha perfilado en una variedad de condiciones incluyendo el autismo, la depresión mayor y la enfermedad de Parkinson. Todavía hay un debate sobre si estos cambios son o no esenciales para la fisiopatología o es simplemente epifenomenal.

Funciones e implicaciones del butirato.

Los beneficios de una dieta alta en fibra están bien documentados. Revisemos la evidencia del butirato. Un ácido graso de cadena corta producido por la fermentación bacteriana de la fibra en el colon y que puede mejorar la salud del cerebro. El butirato ha sido ampliamente estudiado como inhibidor de histona deacetilasa, pero también funciona como un ligando para receptores acoplados a proteína G y como un metabolito energético. Estos diversos modos de acción lo hacen muy adecuado para resolver la amplia gama de desequilibrios frecuentemente encontrados en trastornos neurológicos. En definitiva, podemos integrar la evidencia de la gastroenterología y la neurociencia. Resulta de ello la hipótesis de que el metabolismo de una dieta alta en fibra puede alterar la expresión génica en el cerebro para prevenir la neurodegeneración y promover la regeneración.

Estudio del efecto de probióticos en el eje intestino-cerebro.

Un nuevo estudio revela que la ingesta de yogur mejora la actividad de las regiones cerebrales que controlan el procesamiento de emociones y sensaciones.

Según el estudio la ingesta de yogur se asocia con la reducción de la respuesta relacionada con la tarea impuesta en el estudio. Las participantes se sometieron a resonancia magnética funcional antes y después de la intervención. Se midió la respuesta cerebral a una tarea de atención emocional de diferentes rostros. Las alteraciones en la actividad cerebral en reposo indicaron que la ingesta de yogur se asoció con cambios en la conectividad del mesencéfalo, lo que podría explicar las diferencias observadas en la actividad cerebral durante la tarea.

Lactobacillus reuteri mejora la función de las neuronas del colon inhibiendo el canal de potasio calcio-dependiente.

Otro estudio ha demostrado como L. reuteri consumido en probióticos produce un cambio en el patrón de emisión de señales neuroentéricas. Además se han identificado esos receptores de los nervios sensitivos entéricos. Éstos son los correspondientes a la percepción del dolor y a la motilidad del intestino, muy importantes para los enfermos del síndrome del intestino irritable.

Muchos enfermos mentales tienen disbiosis.

Pruebas de la relación intestino-cerebro.

Los síntomas gastrointestinales son una comorbilidad común en pacientes autistas. Además, la alteración en la composición y de los productos metabólicos del microbioma del intestino se han implicado como un posible mecanismo causal que contribuye a la fisiopatología del autismo. Esta hipótesis ha sido apoyada por varias pruebas realizadas en roedores autistas y recientemente publicadas. La evidencia apunta a un modelo de infección materna. Se caracteriza por alteraciones en el comportamiento, la fisiología intestinal, la composición microbiana y el perfil de metabolitos. Este nuevo modelo sugiere un posible beneficio del tratamiento probiótico en varios de los comportamientos anormales.

Eje intestino-cerebro

La presencia de omega 3 en la dieta tiene consecuencia neuroetológicas.

Tanto en ratones como en humanos, el crecimiento y el desarrollo del cerebro se inicia en el período postnatal temprano. Ésto ocurre junto con el desarrollo de la microbiota intestinal. Se sospecha una interdependencia entre estos dos procesos. También sabemos que los ácidos grasos poliinsaturados omega 3 (Ω3 o PUFA) son componentes estructurales y esenciales del cerebro en desarrollo.

Los tres primeros años de vida (de los seres humanos) representan el período más crítico. ¿Las intervenciones dietéticas dirigidas a la modulación de la microbiota pueden afectar positivamente a la salud en la edad adulta?

Se sabe poco sobre la relación entre la ingesta de Ω3 materna y la de los primeros años de vida sobre el desarrollo de la microbiota del intestino y sus interacciones con el comportamiento.

Este artículo despeja la duda y abre el camino a nuevas investigaciones.

 

omega 3
omega 3
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El experimento

Un estudio ha encontrado que los cambios neurocomportamentales inducidos por pruebas de estrés y los PUFA están estrechamente ligados con la composición microbiana intestinal y la inflamación en ratones.

Los investigadores examinaron los efectos de la deficiencia Ω3 en los comportamientos depresivos, cognitivos y sociales durante la adolescencia y edad adulta en ratones. Examinaron las correlaciones con los resultados inflamatorios, la actividad del eje hipotalámico-hipofisario-adrenal y las alteraciones en el desarrollo de microbiota intestinal.

Se hicieron 3 grupos de 10 hembras preñadas y su descendencia. Fueron alimentadas con un alimento estándar de control, una dieta deficiente en omega-3 o una dieta suplementada con omega-3. A través de una batería de pruebas de comportamiento en los machos se evaluaron los comportamientos. Dichas pruebas se realizaron tanto en la adolescencia (semana 4-5) como en la edad adulta (semana 11-13). La activación del eje hipotalámico-hipofisario-adrenal se evaluó mediante el análisis de la producción de corticosterona inducida por el estrés. La composición de microbiota fecal se analizó mediante secuenciación 16S tanto en la adolescencia como en la edad adulta. Además, se evaluaron los niveles estimulados de citoquinas en el bazo.

omega 3

Resumiendo

Los cambios neuroetológicos observados en la adolescencia y en la edad adulta inducidos por la deficiencia de omega 3 están estrechamente relacionados con las alteraciones en la composición de la microbiota intestinal, la actividad del eje Hipotalámico-Hipofisario-Adrenal  y la inflamación. Estos datos sugieren que los resultados de comportamiento son desencadenados por los omega 3 puede estar relacionado con los cambios en la microbiota intestinal. 

Lo ideal es que el pescado y las semillas formen parte de nuestra dieta habitual. Salmón, sardina, atún y moluscos son los animales más ricos en omega 3. También puedes obtenerlo en menor proporción de la yema de huevo y los mariscos. Pero no sólo existen en el reino animal, la persona que quiera omega 3 vegetal debe incluir habitualmente nueces, semillas de lino, chia o cáñamo y aceites de germen de trigo, soja o maíz. También puedes obtenerlo en menor proporción de garbanzos, almendras, coles, espinacas, pepinos, fresas...

"En la variedad esta la clave"

En otro post podemos ver la conveniencia de comer pescado o no, debido a la contaminación por mercurio de los océanos. Indique por favor en los comentarios si le interesa saber más de este tema.

 

 

Fuente:

Robertson RC, Seira Oriach C, Murphy K, et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acids critically regulate behaviour and gut microbiota development in adolescence and adulthood. Brain Behav Immun. 2016. doi: 10.1016/j.bbi.2016.07.145.

 

Los resultados

Así los resultados se muestran muy evidentes en la edad adulta. Los ratones con la dieta deficiente en omega 3 presentaron deterioro de la comunicación y de los comportamientos sociales, así como comportamientos relacionados con la depresión. 

Mediante la estimulación del bazo con Concavalina A  y lipopolisacárido, se midió la inflamación. Los ratones con la dieta deficiente en omega 3 sufrieron una disminución significativa del factor de necrosis tumoral y de la interleucina 10. Esta significación se cumplió tanto en comparación con los controles como para cada uno de los compuestos. 

Los cambios neurocomportamentales en dichos ratones se asociaron estrechamente con cambios de composición de la microbiota intestinal. Desarrollaron una alta proporción Firmicutes-Bacteroidetes. Por el contrario, los ratones alimentados con omega-3 mostraron una mayor abundancia fecal de Bifidobacterium y Lactobacillus. Este cambio amortiguó la actividad del eje Hipotalámico-Hipofisario-Adrenal en condiciones estresantes.

Estos resultados demuestran que la intervención dietética, en particular con omega 3, puede tener un impacto en los resultados de comportamiento y podría ser mediada por el eje intestino-microbiota-cerebro.

 

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El ejercicio físico promueve la diversidad de nuestra flora bacteriana en personas sanas.

Siempre se habla de las virtudes de practicar deporte pero nunca se había tratado de esta manera. En un estudio reciente se ha encontrado correlación entre la práctica del ejercicio físico y un aumento de diversidad de nuestro microbioma.  Sin embargo, no se conoce cómo afecta a la diversidad bacteriana el deporte de élite. Éstos llevan dietas muy ricas en proteínas provocando resultados confusos.

En este estudio se eligieron a los participantes de similar edad, índice de masa corporal y dieta, presentando diferencias en la resistencia cardiorespiratoria. El pico de consumo de oxígeno (VO2) da cuenta de más de un 20 % de riqueza bacteriana. Para ello se midió dicha resistencia y se analizaron por secuenciación las bacterias simbiontes de los/as participantes. Además realizaron cromatografías de gases para medir los ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Aunque este pico de consumo de oxígeno no se relacionó con taxones bacterianos específicos si que correlacionó con funciones de la flora, como la quimiotaxis, la motilidad y la síntesis de AGCC.

 

Bolas medicinales ordenadas

La reducción de la flora intestinal esta relacionada con algunas patologías.

Diabetes, cáncer colorrectal o la enfermedad inflamatoria intestinal cursan con una disminución de la diversidad de la flora intestinal. Es visible a través de una baja producción de ácido butírico y otros AGCC. Esta disbiosis afecta a los géneros bacterianos productores de estos AGCC (Clostridiales, Roseburia, Lachnospiraceae, y Erysipelotrichaceae)

Queda demostrado que el ejercicio aumenta la producción de AGCC. Así pues, la práctica deportiva debe tenerse en cuenta como terapia coadyuvante en el tratamiento de dichas enfermedades.

Independientemente, hacen falta más estudios sobre la microbiota intestinal. Este artículo abre el camino para avanzar ya que los sujetos de este experimento eran totalmente independientes. Los anteriores estudios se realizaron en ratones o en equipos de deportistas. Al compartir jaulas o ambientes compartían también los microorganismos. 

El ejercicio incentiva la producción de butirato.

Un número de bacterias que producen butirato reducido es perjudicial, ya que los AGCC fortalecen la barrera intestinal y el sistema inmunológico y contribuyen en la lucha contra los patógenos. Un  ejemplo de ésta lucha es el caso de Salmonella enterica. El butirato inhibe la expresión del sistema de secreción de tipo III codificado en la isla de patogenicidad 1 de Salmonella. Éste sistema es necesario para que Salmonella pueda llevar a cabo la invasión de las células. Además, la proporción de microorganismos nocivos aumenta: bacterias que producen inflamación, microbios que son resistentes al oxígeno, etc. Otra amenaza es el mayor potencial para formar tóxicos para las células epiteliales, ácido sulfhídrico y amoniaco.

Practicar un deporte o realizar ejercicio físico regularmente, no sólo te ayuda a mantenerte sano por fuera, sino también por dentro. Hay mucho por descubrir todavía y mucho por estudiar y comprender para saber tratar a cada persona. Cada uno de nosotros somos un sistema complejo, más de lo que podemos imaginar. Si la flora intestinal está afectada cuando estamos deprimidos/as, ¿cómo el ejercicio físico puede animar a nuestro cerebro? ¿A través de las variaciones de nuestra flora bacteriana?

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