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El microbiome malsano de la tripa reduce poda sináptica del cerebro, empeora el aprendizaje

Un nuevo estudio por el remedio y la Universidad Cornell de Weill Cornell ha subido con más explicaciones de cómo los microbios de la tripa comunican con las neuronas del cerebro. El estudio, publicado en la naturaleza del gorrón el 23 de octubre de 2019, examinó los cerebros de los modelos del ratón y encontró que cuando el microbiome de la tripa se reduce importante, hay cambios en la expresión génica en las células microglial el cerebral. Estos cambios afectan a la poda sináptica, una actividad que ocurra normalmente para ascender conexiones del interneuronal y para producir el aprendizaje.

Investigación anterior

El microbiota de la tripa influencia la manera que funcionan muchos procesos corporales, por ejemplo la función inmune, el metabolismo normal, y el revelado del organismo. También afecta al comportamiento del ordenador principal, incluyendo las reacciones de la actividad social y de la tensión, que se asocian a muchos diversos desordenes del cerebro y/o de la mente. Sin embargo, no hay mucho conocimiento de los mecanismos subyacentes por los cuales las bacterias de la tripa pueden cambiar la manera que funcionan las neuronas, o el comportamiento del organismo más grande.

La investigación anterior ofrece las indicaciones fuertes del eslabón entre la salud de la tripa y un alcance de las enfermedades tan diferentes como ASD y trastorno por estrés postraumático. Muchos estudios han mostrado que las enfermedades autoinmunes están conectadas a un microbiome anormal de la tripa, y también a varias condiciones psiquiátricas y neurológicas. Por ejemplo, el síndrome del intestino irritable, la esclerosis múltiple y el psoriasis son todos los desordenes de la autoinmunidad, y estos individuos tienen un riesgo más alto del tener números más inferiores de diversas bacterias de la tripa, así como mayores probabilidades de la ansiedad, de los desordenes de humor y de la depresión. Los genes comunes también aparecen estar presentes en condiciones psiquiátricas y autoinmunes.

Microbiome malsano de la tripa y capacidad de aprendizaje pobre

En el actual estudio, los científicos observaban los cerebros de dos tipos de ratones con microbiota anormal de la tripa: ratones que habían recibido los antibióticos para reducir incremento bacteriano en la tripa, o ratones que se han criado en un ambiente totalmente estéril para ser libres de gérmenes (GF). Primero expusieron estas poblaciones del ratón a un peligro, y en seguida las quitaron. Al estudiar las reacciones de aprendizaje en estas poblaciones del ratón, encontraron que ambas mostraron una capacidad bajada de aprender que un peligro que les amenazó debía no más ser temido (llamado extinción del miedo que aprende). Es decir los ratones normales desarrollan una reacción refleja del miedo a un peligro amenazante, pero en un cierto plazo como el estímulo no pudo producir ningún daño después de la exposición, su disminución condicionada de las reacciones del miedo. Esto que aprendía no era evidente en el GF o los ratones antibiótico-tratados que continuaron mostrar condicionaron reacciones del miedo en un cierto plazo.

Proyección de imagen el cerebro. Corteza prefrontal intermedia que demuestra las neuronas corticales (verde), el microglia (rojo), y el marcador postsináptico PSD95 (azul). Cortesía de imagen de la DRS. Christopher Parkhurst y David Artis (WCM).
Proyección de imagen el cerebro. Corteza prefrontal intermedia que demuestra las neuronas corticales (verde), el microglia (rojo), y el marcador postsináptico PSD95 (azul). Cortesía de imagen de la DRS. Christopher Parkhurst y David Artis (WCM).

La razón por la que

Para descubrir porqué, los investigadores ordenaron el ARN dentro del microglia, las células inmunes el cerebral. El ARN es la molécula intermedia entre la heliografía genética en el núcleo y la proteína final en el citoplasma, producido del gen codificado.  Así una serie del ARN muestra un gen expresado en esa célula determinada.

Poda sináptica

La secuencia del ARN mostró una diversa configuración de la expresión génica en las neuronas de estas poblaciones del ratón, que a su vez afectaron a normal remodelando eso ocurren como parte de aprendizaje. Las neuronas forman conexiones o sinapsis a la información del pase entre ellos mismos. Sin embargo, como aprendiendo ingresos, se quitan ciertas sinapsis y otras se agregan, según el tráfico de impulsos a lo largo de ese camino. Esto se llama poda de la sinapsis y es un proceso importante en el aprendizaje.

Al examinar las diferencias en la expresión génica en la corteza prefrontal intermedia del cerebro del ratón, los científicos descubrieron que a diferencia de microglia en los ratones sanos, estos el microglia no mostró cambios normales de la poda, y éste a su vez redujo el número de nuevas sinapsis que fueron formadas durante una experiencia de aprendizaje. Este cambio afectó negativo a su capacidad de aprender.

Las espinas dorsales dendríticas postsinápticas también no fueron remodeladas normalmente, y las neuronas de la señal de entrada-codificación en esta parte del cerebro no pudieron mostrar niveles de actividad normal. Junto con microglia, las neuronas excitadoras y otros tipos de la neurona mostraron cambios similares.

Neurochemicals alterados

Además, los investigadores encontraron que había cambios en los niveles de cuatro substancias químicas en los cerebros de los ratones de GF. Estas substancias químicas se asocian típicamente a enfermedades neuropsiquiátricas tales como desorden de la esquizofrenia y del autismo-espectro. Los cambios en estas substancias químicas por lo tanto se conectan íntimo a los cambios en el cerebro que funciona, que a su vez decide a cómo detectamos nuestros alrededores y a cómo respondemos a ellos. El hecho de que un microbiome alterado de la tripa esté conectado algo tan fundamental como la química del cerebro es por lo tanto importante en desenredar la configuración subyacente. Como el investigador Frank Schroeder dice, la “química del cerebro esencialmente determina cómo aserramos al hilo y respondemos a nuestro ambiente, y las pruebas están construyendo que las substancias químicas derivaron de juego de los microbios de la tripa un papel principal.”

Restauración del microbiota sano de la tripa y de la consecuencia

En para efectuar 3 - los investigadores ahora intentaron restablecer capacidad de aprendizaje normal en ratones poniendo detrás organismos de la tripa para reemplazar los que fueron perdidas, en el primer grupo, o trasplantando microbiomes normales, en la población de GF. Tuvieron éxito si el microbiome de la tripa fue restablecido a normal inmediatamente después de nacimiento, con los ratones tratados mostrando configuraciones de aprendizaje normales. Por otra parte, la falta de mejoría con intervenciones posteriores sugiere la necesidad esencial de señales de un microbiome sano de la tripa al cerebro que se convierte tan pronto como el bebé nazca.

Implicaciones

El investigador Conor que comenta Liston, “esto era el encontrar interesante, dado que muchas condiciones psiquiátricas que se asocian a enfermedad autoinmune están asociadas a problemas durante el revelado temprano del cerebro.”

El investigador David Artis dice, “los impactos del eje del tripa-cerebro cada ser humano cada día de sus vidas. Nadie con todo ha entendido cómo IBD y otras condiciones gastrointestinales crónicas influencian comportamiento y salud mental. Nuestro estudio ofrece un nuevo pedazo de comprensión de cómo los mecanismos operan.”

La aclaración del dysbiosis de la tripa de la manera afecta a funcionamiento del cerebro en molecular y el nivel celular, esperanzadamente, acelerará la identificación de las moléculas o de los caminos del objetivo para tratar a seres humanos afectados en el futuro.

Source:
Journal reference:

The microbiota regulate neuronal function and fear extinction learning. Coco Chu, Mitchell H. Murdock, Deqiang Jing, Tae Hyung Won, Hattie Chung, Adam M. Kressel, Tea Tsaava, Meghan E. Addorisio, Gregory G. Putzel, Lei Zhou, Nicholas J. Bessman, Ruirong Yang, Saya Moriyama, Christopher N. Parkhurst, Anfei Li, Heidi C. Meyer, Fei Teng, Sangeeta S. Chavan, Kevin J. Tracey, Aviv Regev, Frank C. Schroeder, Francis S. Lee, Conor Liston & David Artis. Nature volume 574, pages543–548 (2019). https://www.nature.com/articles/s41586-019-1644-y

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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