Vías de comunicación eje intestino-cerebro

¿Cuáles son las principales vías de comunicación del eje intestino-cerebro?

Vías

La relación entre ambas partes del eje se ejerce a través de diversas vías de comunicación. Las principales son; el nervio vago, el sistema circulatorio y el sistema inmune.
Así, las señales que llegan al sistema nervioso central (SNC) procedentes de la microbiota pueden ser varias. A través de la estimulación directa del vago desde el sistema nervioso entérico (SNE); gracias a la producción de metabolitos, como pueden ser neurotransmisores, hormonas o metabolitos como los ácidos grasos de cadena corta; o a través del sistema inmune, que activado por la microbiota, libera citocinas que actúan sobre el SNC.

1.- Nervio Vago

El nervio vago constituye una de las principales vías para transmitir la información desde la microbiota al SNC. En este sentido, la administración a ratones de Lactobacillus rhamnosus favorecía la transcripción del ácido γ-aminobutírico (GABA). Esto, se tradujo en una modificación de su comportamiento dependiendo de la integridad vagal, ya que, al realizar ese mismo estudio en ratones vagotomizados, no se lograron estos resultados, identificando así el nervio vago como la principal vía de comunicación constitutiva moduladora entre la microbiota y el cerebro.

2.- Sistema Circulatorio.

2.1.- Neurohormonas

Las neurohormonas (serotonina, catecolaminas, do­pamina…) se liberan desde las células neuroendocrinas intestinales y actúan, directa e indirectamente, modulando el comportamiento.

  • La serotonina, producida en un 90% en el intestino, se ve regulada por la microbiota. Si bien la relación con la microbiota puede parecer dudosa, ya que la serotonina generada por las células intestinales no atraviesa la barrera hematoencefálica (BHE), esta interconexión también existe, aunque de manera indirecta. Esto se debe a que la microbiota actúa sobre los niveles de los precursores serotoninérgicos y del transportador de serotonina, que participan en la activación y la modulación de la serotonina central.
  • El triptófano, que es un precursor de la síntesis de serotonina central, también interviene en esta interconexión indirecta. Su producción se ve regulada por enzimas metabolizadas por la microbiota intestinal. Es capaz de atravesar la BHE para formar parte de la síntesis de serotonina central.
  • La dopamina también se ve favorecida por la acción de la microbiota. En un modelo de ratón carente de microbiota, los denominados germ free, se ha detectado menor cantidad de dopamina, lo que ha abierto interesantes líneas de investigación en la búsqueda de la patogenia de la enfermedad de parkinson.
  • La microbiota interviene en la liberación de GABA. Gracias algunas bacterias que contienen la enzima glutamato descarboxilasa y que degradan el glutamato presente en ciertos alimentos facilitando su transformación en GABA. Este neurotransmisor es fundamental en la modulación del comportamiento. Tanto es así que ya hay estudios que demuestran que la administración de probióticos y, por tanto, un aumento de la disponibilidad de GABA, mejora el control de la ansiedad.

La mayoría de autores están de acuerdo en que de manera directa ni el GABA ni la serotonina atraviesan la BHE, sino que su acción es indirecta, gracias a la acción sobre el SNE. En contra de esta única acción indirecta, otros autores demostraron la existencia de un transportador de GABA en la BHE . Estos resultados explicarían cómo el GABA puede penetrar en el SNC y la modulación de la microbiota sobre la función del GABA en el cerebro.

2.2. Ácidos grasos de cadena corta

La microbiota hidroliza los polisacáridos en ácidos grasos de cadena corta, como el propionato,  butirato y acetato. Estos sí atraviesan la BHE y llegan al hipotálamo, donde regulan los niveles de GABA, glutamato o glutamina, además de aumentar la expresión de péptidos anorexígenos; a su vez, contribuyen a mantener la integridad de la BHE, lo que supone otro nexo entre la microbiota y el SNC.

2.3.-Eje hipotálamo- pituitario-adrenal

Las acciones de la microbiota también afectan al eje hipotálamo-pituitario-adrenal, regulando la liberación de cortisol. En los ratones libres de gérmenes se han observado respuestas exageradas de citocinas inflamatorias ante situaciones de estrés. Así, existen estudios que demuestran que niveles altos de Lactobacillus rhamnosus se correlacionan con menores niveles de corticosterona, mejor control del estrés, menor depresión y menor liberación de citocinas inflamatorias. otros estudios demuestran que pequeñas exposiciones a estrés pueden impactar en el perfil de la microbiota, la respuesta al estrés y la activación del eje hipotálamo-pituitario-adrenal.

3.- Sistema Inmune

Los patrones moleculares asociados a diferentes patógenos son la forma de presentación de la microbiota frente al sistema inmune. Uno de ellos son los lipopolisacáridos. Estos lipopolisacáridos activan las células del sistema inmune, particularmente las del sistema innato (macrófagos, neutrófilos y células dendríticas). Una vez activadas, producen citocinas inflamatorias (interleucina-1a, interleucina-1b, factor de necrosis tumoral alfa e interleucina-6) que atraviesan la bhe. En el cerebro, estas citocinas actúan sobre receptores expresados en las neuronas y las células gliales. Actúan alterando su  activación y función. A su vez, las citocinas son capaces de actuar sobre receptores de diferentes nervios aferentes. De este modo, promueven alteraciones de las señales desde el tubo digestivo hasta el SNC.

Del mismo modo, la microbiota también es capaz de facilitar la liberación de citocinas no inflamatorias, como pueden ser las producidas por el factor estimulante de colonias de granulocitos, que son capaces de atravesar la BHE y de estimular la neurogenia en el cerebro, lo que se ha visto como un factor protector tras una lesión isquémica.

Fuente

Rev neurol. 2019 feb 1;68(3):111-117. The microbiota-gut-brain axis and its great projections. Https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30687918?dopt=abstract