Los ratones portan una abundante comunidad de bacterias en sus intestinos, y estos insectos intestinales influyen en el funcionamiento del cerebro de los roedores, según un nuevo estudio.
Específicamente, los investigadores querían descubrir cómo el intestino bacterias influyen en la actividad de las redes cerebrales implicadas en el comportamiento social del ratón. Por lo general, cuando un ratón se encuentra con un ratón que nunca ha conocido, los dos roedores se olisquearán los bigotes y se treparán, como dos perros se saludan en un parque para perros. Sin embargo, libre de gérmenes ratonesAl carecer de bacterias intestinales, evitan activamente las interacciones sociales con otros ratones y, en cambio, permanecen extrañamente distantes.
“El declive social en ratones libres de gérmenes no es nuevo”, dijo el primer autor Wei-Li Wu, profesor asistente en la Universidad Nacional Cheng Kung en Taiwán y asociado visitante en el Instituto de Tecnología de California. Pero Wu y su equipo querían entender qué impulsa este comportamiento distante: ¿los insectos intestinales realmente influyen en qué neuronas se activan en el cerebro del ratón y, por lo tanto, afectan la voluntad de un roedor de mezclarse?
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Peligro extraño
La primera vez que Wu escuchó que las bacterias podrían influir en el comportamiento de los animales, pensó: “Eso suena increíble pero un poco increíble”, dijo a WordsSideKick.com. Pero como becario postdoctoral en Caltech, comenzó a realizar experimentos en ratones libres de gérmenes y fue testigo de primera mano de su extraño comportamiento social. Si bien estos comportamientos extraños se habían descrito en varios estudios, Wu quería comprender por qué surgieron.
En su nuevo estudio, publicado el miércoles (30 de junio) en la revista Naturaleza, los investigadores compararon la actividad cerebral y el comportamiento de ratones normales con los de otros dos grupos: ratones criados en un ambiente estéril para estar libres de gérmenes y ratones tratados con un poderoso cóctel de antibióticos que agotó sus bacterias intestinales. (Tan pronto como los ratones libres de gérmenes ingresaran a un ambiente no esterilizado, comenzarían a recolectar bacterias, por lo que los investigadores podrían usar este lote solo una vez; los ratones tratados con antibióticos eran más versátiles y podrían usarse para múltiples experimentos).
El equipo colocó a sus ratones libres de gérmenes y tratados con antibióticos en jaulas con ratones desconocidos, para observar sus interacciones sociales. Como era de esperar, ambos grupos de ratones evitaron interacciones con extraños. Después de esta prueba de comportamiento, el equipo realizó una multitud de experimentos para ver qué estaba sucediendo en el cerebro de los animales que pudo haber impulsado esta extraña dinámica social.
Primero, el equipo examinó los cerebros de los animales en busca de c-Fos, un gen que se activa en las células cerebrales activas. En comparación con los ratones normales, los ratones sin bacterias mostraron una mayor activación de c-Fos en las regiones del cerebro involucradas en las respuestas al estrés, incluido el hipotálamo, la amígdala y el hipocampo.
Este aumento en la actividad cerebral coincidió con un aumento en una hormona del estrés llamada corticosterona en los ratones libres de gérmenes tratados con antibióticos, mientras que el mismo aumento no ocurrió en ratones con microbiomas o comunidades de microbios normales. “Después de la interacción social, es sólo una interacción de cinco minutos, puedo ver claramente que … todo el mundo tiene hormonas del estrés más altas”, dijo Wu.
La corticosterona es producida principalmente por el sistema central de respuesta al estrés del cuerpo, conocido como eje hipotalámico-pituitario-adrenal (HPA); El eje HPA une dos estructuras cerebrales (el hipotálamo y la glándula pituitaria) a las glándulas suprarrenales ubicadas en el riñones. Después de ver un aumento de corticosterona en los ratones libres de gérmenes, el equipo se preguntó si jugar con el eje HPA podría reducir esos niveles y “corregir” el comportamiento de los roedores.
El equipo examinó primero la glándula suprarrenal, el último componente del eje HPA. Descubrieron que la extirpación de la glándula suprarrenal parecía estimular el comportamiento social en los ratones; Cuando se encuentran con un extraño, los ratones sin chinches intestinales se comportan de manera similar a los que tienen microbiomas normales. El bloqueo de la producción de corticosterona con fármacos también aumentó la sociabilidad de los roedores, al igual que el bloqueo o la supresión de los receptores que se unen a la corticosterona en el cerebro, conocidos como receptores de glucocorticoides. Sin receptores para unirse a la hormona del estrés, los ratones no respondieron a los picos de corticosterona.
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Luego, el equipo realizó más experimentos dirigidos al hipotálamo, el primer componente del eje HPA. Se acercaron a una población específica de células cerebrales que producen factor de liberación de corticotropina (CRF), un péptido que desencadena una reacción en cadena de actividad a lo largo del eje HPA y es clave para la producción de corticosterona. Insertaron receptores diseñados específicamente en las neuronas CRF en el hipotálamo, lo que permitió al equipo encender y apagar esas neuronas como quisieran usando un medicamento específico. La desconexión de neuronas en ratones tratados con antibióticos aumentó su sociabilidad hacia los extraños; a la inversa, la activación de células en ratones normales hizo que evitaran repentinamente las interacciones sociales.
Este hallazgo insinuó que estas células hipotalámicas podrían ser hiperactivas en ratones libres de gérmenes y que los insectos intestinales de alguna manera ayudan a sintonizarlas en ratones normales. Esto, a su vez, modularía la actividad del eje HPA y la producción de hormonas del estrés.
Apoyando esta teoría, el equipo descubrió que la introducción de la bacteria Enterococcus faecalis en ratones libres de gérmenes y tratados con antibióticos también promovió la actividad social y redujo los niveles de corticosterona en los animales. “Cuando se lo volvieron a poner, parecía que el comportamiento social fue ‘rescatado’, por así decirlo”, dijo Diego Bohórquez, profesor asociado y neurocientífico de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke que estudia la conexión intestino-cerebro y no participó. . en el estudio.
Pero mientras el equipo destacó específicamente E. faecalisDe hecho, Bohórquez dijo que sospecha que una serie de microbios trabajan juntos para modular la producción de la hormona del estrés.
Tomados en conjunto, estos experimentos demostraron que, en ratones normales, los insectos intestinales de alguna manera modulan la producción de corticosterona y ayudan a los animales a participar en comportamientos sociales, mientras que los ratones libres de gérmenes enfrentan una sobreabundancia de la hormona. estrés y por lo tanto resistir las oportunidades de interacción social, dijo Bohórquez. Pero no está claro cómo funciona eso a nivel intestinal, agregó.
“Fue un paso lógico ir a buscar en el cerebro, pero hay una gran brecha en términos de lo que está sucediendo entre el intestino y el cerebro”, dijo. Por ejemplo, el intestino produce sus propios endocannabinoides, una clase de mensajero químico que también se encuentra en el cerebro, y estos químicos interactúan con el eje HPA, anotó. Los receptores de CRF también se pueden encontrar en el intestino. Ahora, la gran pregunta es cómo el microbioma intestinal podría usar estas redes para “hablar” con el cerebro y así ayudar a controlar el comportamiento desde lo más profundo de los intestinos, dijo Bohórquez.
“Todavía queremos abordar, ¿qué, exactamente, le hace esta bacteria al cuerpo?” Dijo Wu, haciéndose eco del sentimiento. “Creo que ese es el camino claro en el que queremos seguir investigando”.
Más allá de los experimentos con ratones, esta línea de investigación podría algún día ayudar a los científicos a tratar a personas con trastornos neuropsiquiátricos, como ansiedad Y desorden del espectro autista, asumiendo que algunas de las observaciones de los animales se transmiten a las personas, dijo Bohórquez. La investigación sugiere que la ansiedad y el autismo a menudo coinciden con trastornos gastrointestinales, como estreñimiento y diarrea, así como con alteraciones del microbioma intestinal, informaron los científicos en las revistas. Psiquiatria general Y JAMA. Durante la última década, los científicos han estado investigando este vínculo entre el intestino y el cerebro con la esperanza de desarrollar nuevos enfoques de tratamiento para tales trastornos, dijo Bohórquez.
“Este trabajo específico, no sé si mueve la aguja hacia adelante” en términos de desarrollo de tratamientos basados en microbiomas para el autismo, agregó. Pero en general, “están agregando más granularidad en términos de cómo estos microbios afectan el comportamiento social”, dijo.
Publicado originalmente en Live Science.
Esta nota es parte de la red de Wepolis y fué publicada por Lorena Milanovic el 2021-06-30 18:46:49 en:
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