Estudios recientes sugieren que el microbioma intestinal humano, se ha asociado con la depresión y la enfermedad de Parkinson.
Un nuevo estudio realizado por neurocientíficos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT examino los mecanismos que actúan en un organismo modelo especializado en bacterias (el nematodo C. elegans), e identifico las sustancias químicas específicas que una neurona clave en C. elegans detecta tanto en las bacterias que ingiere como en las que debe evitar ingerir.
En 2019, el laboratorio descubrió que la neurona NSM, que se proyecta hacia el tracto digestivo del gusano, utiliza dos "canales iónicos sensibles al ácido" (ASIC, por sus siglas en inglés) para detectar la ingestión de ciertas bacterias. Cabe destacar que estos canales iónicos son análogos a los que se encuentran en las neuronas humanas. Cuando el gusano NSM detecta bacterias apetitosas, libera serotonina, lo que provoca que aumente su ritmo de alimentación y ralentice su movimiento para poder quedarse a alimentarse de la comida que lo rodea.
Para comprender realmente cómo funciona esto, se dieron cuenta de que necesitaban saber exactamente qué detectan los canales iónicos en las bacterias. Para empezar, expusieron gusanos a 20 tipos diferentes de bacterias con las que se sabe que se encuentran y descubrieron que todas activaban la actividad NSM en distintos grados. Luego, descompusieron las bacterias en componentes químicos cada vez más específicos para ver cuál o cuáles desencadenaban la actividad NSM.
Los experimentos descartaron muchos componentes, como el ADN, los lípidos, las proteínas y los azúcares simples, y en su lugar descubrieron que son específicamente los azúcares polisacáridos que recubren muchas bacterias los que impulsan la activación de la NSM. En particular, en las bacterias grampositivas, una sustancia química llamada peptidoglicano activaba la NSM. En las bacterias gramnegativas, aparentemente intervenía un polisacárido diferente.
El equipo también realizó experimentos que demostraron que los polisacáridos de las bacterias en general, y el peptidoglicano en particular, no solo desencadenan la actividad eléctrica de los NSM, sino que también promueven los comportamientos de alimentación y ralentización. Asimismo, demostraron que la eliminación genética de los ASIC anulaba estas respuestas. En definitiva, demostraron que la detección de polisacáridos y peptidoglicanos es suficiente para desencadenar los comportamientos del gusano y requiere de los ASIC.
Tras demostrar qué es exactamente lo que activa el reconocimiento de las bacterias por parte de los gusanos, los investigadores se preguntaron si también podrían identificar una señal de peligro que el gusano detecta en las bacterias dañinas. Para estos experimentos, utilizaron cuidadosamente Serratia marcescens, una bacteria que también es infecciosa para los humanos.
Algunas cepas de la bacteria son rojas, mientras que otras no. Las rojas, que poseen un pigmento llamado prodigiosina, tienden a ser mucho más letales para los gusanos. En sus pruebas, los investigadores descubrieron que cuando el NSM detectaba las bacterias no pigmentadas, la neurona se activaba y los gusanos seguían ingiriendo las bacterias; pero cuando la prodigiosina estaba presente, el NSM no se activaba y el gusano no la bombeaba ni disminuía la velocidad de alimentación.
La adición de prodigiosina a bacterias normalmente comestibles también suprimió la respuesta habitual de NSM. En otras palabras, los gusanos han evolucionado su comportamiento digestivo (y los detectores dentro de NSM) para evitar ingerir una sustancia química específicamente asociada con el peligro. Es probable que algunos de los mecanismos fundamentales destacados en el nuevo artículo sirvan de base para estudios de mecanismos similares en otros animales.
Este estudio fue publicado en la revista Current Biology.
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