Desde el descubrimiento de las funciones de la microbiota intestinal en trastornos metabólicos como la obesidad hasta los recientes descubrimientos de que la microbiota intestinal modula las respuestas a la inmunoterapia contra el cáncer, la investigación sobre el microbioma se ha extendido a todos los ámbitos de la investigación biomédica en los últimos 15 años. Ha surgido un papel vital para la comunicación entre la microbiota intestinal y el cerebro en el desarrollo, el comportamiento y la función del cerebro. La investigación con ratones sin gérmenes ha desempeñado un papel considerable en la identificación de sistemas cerebrales que pueden estar regulados por la microbiota, como la permeabilidad de la barrera hematoencefálica, el volumen cerebral, los circuitos neuronales, la mielinización y las alteraciones de la microglía.

Las moléculas derivadas de la microbiota, incluidos los neurotransmisores, los ácidos grasos de cadena corta, los ácidos biliares, el ácido láctico y las vitaminas, ejercen efectos locales en el entorno gastrointestinal, pero también pueden entrar en la circulación para actuar en lugares remotos, incluido el cerebro. Los recientes esfuerzos por trasladar a la clínica los hallazgos preclínicos en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y el trastorno del espectro autista (TEA) ponen de manifiesto el potencial de los descubrimientos clínicamente importantes en la investigación de la microbiota cerebral. Las interacciones microbiota-huésped en la barrera intestinal desempeñan diversas funciones en la defensa contra patógenos, el desarrollo del sistema inmunitario, el metabolismo energético y la fisiología y homeostasis gastrointestinal. En el contexto del eje intestino-cerebro, las vías neurales, endocrinas, metabólicas e inmunitarias facilitan la señalización microbiota-cerebro.

En la búsqueda de mecanismos directos que conecten la microbiota intestinal con la salud del cerebro, se ha hecho evidente el papel potencial de las vías metabólicas microbianas. Los genes microbianos superan en número a los del huésped, de modo que el potencial genético y metabólico del metagenoma se suma sustancialmente a la flexibilidad bioquímica del huésped. Es necesario trazar un mapa preciso de los mecanismos biológicos que conectan la microbiota intestinal con la función cerebral para identificar los moduladores asociados al microbioma que contribuyen a los procesos fisiopatológicos y para evaluar sus efectos causales en las enfermedades humanas.

Estudios recientes sobre las conexiones entre la microbiota y el cerebro han traducido eficazmente los mecanismos. Los hallazgos en modelos animales son comparables a las poblaciones clínicas correspondientes. Por ejemplo, una vía de señalización de metabolitos microbianos identificada en un modelo animal de ELA es comparable a las alteraciones de metabolitos en el suero de pacientes con ELA. La ELA es una enfermedad neurodegenerativa de las neuronas motoras que provoca debilidad y atrofia muscular. El agotamiento de la microbiota empeoró los síntomas motores similares a los de la ELA en ratones mutantes de la superóxido dis-mutasa-1 (Sod1G93A), un modelo de ELA .

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Modulating brain function with microbiota (science.org)