Investigadores del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT han realizado un estudio que examina cómo el microbioma bacteriano influye en la función cerebral a través del nematodo C. elegans. Este diminuto gusano, conocido por su especialización en la detección de bacterias, proporciona un modelo valioso para entender las interacciones entre el sistema nervioso y las bacterias presentes en el intestino.
El trabajo, liderado por la investigadora postdoctoral Cassi Estrem y el profesor asociado Steven Flavell, fue publicado en la revista Current Biology. Los hallazgos sugieren que las bacterias que habitan en nuestro organismo tienen un impacto significativo en nuestra salud, incluyendo trastornos como la depresión y la enfermedad de Parkinson. Flavell destaca que «las bacterias que viven en nuestro interior superan en número a nuestras propias células», lo que subraya la importancia de estudiar estas interacciones.
Mecanismos de detección en C. elegans
El estudio se centra en la neurona NSM del gusano, que se proyecta hacia su tracto digestivo. Esta neurona utiliza dos «canales iónicos sensibles al ácido» (ASIC) para detectar la ingestión de ciertas bacterias. Cuando la NSM percibe bacterias nutritivas, libera serotonina, lo que provoca un aumento en el ritmo de alimentación del gusano. Para comprender mejor este proceso, los investigadores expusieron a los gusanos a 20 tipos diferentes de bacterias y observaron que todas ellas activaban la actividad NSM en diferentes grados.
Al descomponer las bacterias en componentes químicos, los investigadores concluyeron que los azúcares polisacáridos son los responsables de activar la NSM. En particular, el peptidoglicano, presente en las bacterias grampositivas, y otros polisacáridos en las gramnegativas, fueron identificados como los compuestos que desencadenan esta respuesta neuronal. Estos descubrimientos no solo aportan conocimiento sobre cómo los gusanos detectan bacterias, sino que también ofrecen perspectivas sobre posibles intervenciones terapéuticas.
Detección de peligros y evolución de comportamientos
Además de identificar qué compuestos promueven la alimentación, los investigadores también buscaron señales de peligro en las bacterias patógenas. Utilizaron la bacteria Serratia marcescens, conocida por ser infecciosa para los humanos, y descubrieron que cuando la NSM detectaba bacterias sin pigmento, los gusanos continuaban ingiriéndolas. Sin embargo, la presencia del pigmento prodigiosina activaba una respuesta diferente, deteniendo la actividad de la neurona NSM y haciendo que el gusano evitara esta bacteria peligrosa.
Estos hallazgos indican que los gusanos han evolucionado para distinguir entre bacterias comestibles y peligrosas, lo que podría tener implicaciones más amplias para entender cómo otros organismos, incluidos los mamíferos, responden a su microbioma. Flavell concluye que «los componentes moleculares que identificamos se encuentran en muchas especies», lo que sugiere que los mecanismos estudiados podrían ser aplicables a otros animales.
El estudio ha recibido apoyo de diversas organizaciones, incluidos los Institutos Nacionales de la Salud y la Fundación McKnight, entre otros, lo que resalta la relevancia y el interés en la investigación del microbioma y su impacto en la salud cerebral.
