Cómo las bacterias intestinales le dicen a su anfitrión qué comer
Los científicos saben desde hace décadas que lo que comemos altera el equilibrio de los microbios en nuestro tracto digestivo. Elegir un sándwich BLT o un parfait de yogur para el almuerzo puede aumentar la cantidad de ciertos tipos de bacterias y disminuir otras, y a medida que cambia su número relativo, secretan diferentes sustancias, activan diferentes genes y absorben diferentes nutrientes.
Estas elecciones de alimentos pueden ser una calle de doble sentido. También se ha demostrado que los microbios intestinales influyen en la dieta y el comportamiento, así como en la ansiedad, la depresión, la presión arterial alta y otros trastornos. Pero exactamente cómo estos trillones de pequeños invitados, conocidos colectivamente como el microbioma, influyen en nuestras decisiones sobre qué alimentos llevarnos a la boca ha sido un misterio.
Ahora, los neurocientíficos han descubierto que tipos específicos de microbiota intestinal pueden ayudar a los animales huéspedes a detectar qué nutrientes faltan en sus dietas y luego valorar con precisión la cantidad de nutrientes que el huésped realmente necesita. «El papel de las bacterias en el apetito es un poco como optimizar cuánto tiempo puede funcionar un automóvil sin agregar más gasolina al tanque», dijo el autor principal Carlos Ribeiro, quien estudió el comportamiento de alimentación de una especie de mosca de la fruta, Drosophila, en Champalimaud en Lisboa. centro desconocido.
En un artículo publicado recientemente en PLOS Biology, Ribeiro y su equipo mostraron cómo el microbioma influye en las decisiones nutricionales de las moscas de la fruta. Primero, alimentaron a un grupo de moscas con una solución de sacarosa que contenía todos los aminoácidos esenciales. Otro conjunto de mezclas resultantes contenía algunos de los aminoácidos necesarios para producir proteínas, pero carecía de aminoácidos esenciales que el huésped no podía sintetizar por sí mismo. Para un tercer grupo de moscas, los científicos eliminaron los aminoácidos esenciales de la comida uno por uno para determinar cuáles fueron detectados por el microbioma.
Después de 72 horas con las diversas dietas, las moscas de los tres grupos recibieron un buffet de su solución azucarada habitual y levadura rica en proteínas. Los investigadores encontraron que ambos grupos de moscas cuyas dietas carecían de un solo aminoácido esencial anhelaban fuertemente la levadura para compensar los nutrientes faltantes. Pero cuando los científicos agregaron cinco tipos diferentes de bacterias que se encuentran en el tracto digestivo de las moscas (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Acidobacter acetobacter, Enterococcus faecalis y Enterococcus faecalis), las moscas perdieron por completo su capacidad de comer más proteínas.
Los investigadores encontraron que los niveles de aminoácidos se mantuvieron bajos en las moscas, lo que sugiere que las bacterias no estaban simplemente produciendo los aminoácidos para complementar los nutrientes faltantes en las dietas de las moscas. En cambio, los microbios funcionan como pequeñas fábricas de metabolismo, convirtiendo los alimentos que ingieren en nuevos químicos: los investigadores creen que estos metabolitos podrían decirle al animal huésped que puede continuar viviendo sin el aminoácido. Por ejemplo, gracias a este truco microbiano, las moscas de la fruta pudieron continuar reproduciéndose, a pesar de que las deficiencias de aminoácidos normalmente impedirían el crecimiento y la regeneración celular y, por lo tanto, dificultarían la reproducción, explicó Ribeiro.
Dos bacterias fueron particularmente efectivas para influir en el apetito de las moscas de esta manera: Acetobacter y Lactobacillus. Aumentar ambos fue suficiente para frenar los antojos de proteínas de las moscas y aumentar su apetito por el azúcar. Las dos bacterias también restauraron la capacidad de reproducción de las moscas, lo que sugiere que sus cuerpos estaban realizando funciones normales que normalmente están limitadas cuando los nutrientes son deficientes. «La compensación de cómo el cerebro procesa esta información nutricional es muy interesante, y nuestro estudio muestra que el microbioma juega un papel clave en decirles a los animales qué hacer», dijo Ribeiro.
A continuación, el equipo eliminó una enzima necesaria para procesar el aminoácido tirosina de la mosca de la fruta, lo que hace necesario que las moscas obtengan tirosina a través de los alimentos, al igual que otros aminoácidos esenciales. Sorprendentemente, encontraron que Acetobacter y Lactobacillus no pudieron suprimir el ansia de tirosina en las moscas modificadas. «Esto sugiere que el microbioma intestinal ha evolucionado para valorar solo la ingesta normal de aminoácidos esenciales», explica Ribeiro.
Este estudio proporciona una nueva perspectiva sobre la coevolución de los microbios y sus anfitriones. «Los hallazgos sugieren una vía única entre los animales y las bacterias residentes en sus intestinos, con una comunicación de abajo hacia arriba sobre la dieta», dice la neurocientífica Jane Foster de la Universidad McMaster en Ontario. .
Aunque el estudio no especificó el mecanismo exacto de comunicación, Ribeiro cree que puede tomar diferentes formas. El estudio proporciona una fuerte evidencia de que los metabolitos derivados de microbios llevan mensajes desde el intestino al cerebro, diciéndole al huésped si necesita un alimento en particular o no. “Uno de los grandes misterios evolutivos es por qué perdimos la capacidad de producir aminoácidos esenciales”, dijo. «Quizás estos metabolitos les dan a los animales más libertad para ser independientes de estos nutrientes y, a veces, pueden arreglárselas sin ellos».
Los microbios pueden tener una razón evolutiva para su comunicación con el cerebro, agregó. Por un lado, se alimentan de lo que come el animal huésped. Por otro lado, necesitan que el animal anfitrión sea sociable para que los invitados puedan dispersarse entre la población. Hasta ahora, los datos se limitan a modelos animales, pero Ribeiro cree que la comunicación intestino-cerebro podría proporcionar un terreno fértil para desarrollar tratamientos humanos en el futuro. «Esta es una ventana terapéutica interesante que algún día podría usarse para mejorar los comportamientos relacionados con la dieta», dijo.
