Hormonas intestinales en la comunicación microbiota-intestino-cerebro
La homeostasis del eje intestino-cerebro ha sido reconocida como un factor crítico que influye en la salud fisiológica y psicológica. Las hormonas intestinales, liberadas por las células enteroendocrinas (EECs) dispersas en el tracto gastrointestinal, actúan como moléculas de señalización esenciales en este eje. La interacción entre la microbiota intestinal y estas hormonas ha captado atención para entender la comunicación intestino-cerebro. La microbiota modula diversas enfermedades relacionadas con este eje, desde trastornos gastrointestinales hasta condiciones psiquiátricas. De manera similar, las hormonas intestinales tienen roles multifacéticos en la salud y son señales clave en el eje. Importante es que la microbiota puede influir en la liberación y funciones hormonales. Esta revisión explora el papel de la microbiota en el eje intestino-cerebro, enfocándose en cómo las hormonas relacionadas con la microbiota modulan funciones fisiológicas. Futuras investigaciones podrían dirigirse al eje microbiota-hormonas-cerebro para desarrollar terapias innovadoras contra trastornos psiquiátricos y gastrointestinales, como obesidad, ansiedad y depresión.
Introducción
Estudios preclínicos y clínicos recientes destacan interacciones bidireccionales en el eje intestino-cerebro. El cerebro influye profundamente en el tracto gastrointestinal y viceversa. Alteraciones en esta interacción pueden causar trastornos inflamatorios, respuestas anormales al estrés, cambios conductuales y alteraciones metabólicas. No obstante, los mecanismos subyacentes siguen siendo poco entendidos.
Los avances en secuenciación y bioinformática han revelado el papel esencial de la microbiota intestinal en enfermedades, desde trastornos digestivos hasta psiquiátricos. Aunque los mecanismos no están totalmente dilucidados, el concepto del eje intestino-cerebro es relevante, ya que la microbiota influye en el sistema nervioso central (SNC). Paralelamente, las hormonas intestinales, producidas por las EECs, tienen múltiples funciones en la salud. Estas hormonas coordinan señales nutricionales, liberando hormonas que interactúan con el SNC. Tradicionalmente asociadas con la regulación del apetito, estudios recientes las vinculan con inflamación y trastornos cerebrales como ansiedad y depresión. Curiosamente, las funciones de las EECs son moduladas por la microbiota, que influye en hormonas como colecistoquinina (CCK), péptido YY (PYY), péptido similar al glucagón tipo 1 (GLP-1) y polipéptido inhibidor gástrico. Las interacciones entre microbiota y EECs podrían explicar la comunicación compleja entre intestino y cerebro, ofreciendo estrategias terapéuticas novedosas.
Eje Microbiota-Intestino-Cerebro
El intestino y el cerebro se comunican para regular la salud y la enfermedad mediante este eje. El SNC modula la función intestinal a través del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal (HHA) y el sistema nervioso autónomo (SNA). Experiencias estresantes desregulan el HHA, estimulando la liberación de moléculas como norepinefrina, catecolaminas, serotonina (5-HT) y citocinas. Estas moléculas, liberadas por neuronas, células cromafines e inmunes, afectan la composición y función de la microbiota. Por ejemplo, la norepinefrina, elevada tras estrés, promueve la proliferación de patógenos intestinales. El SNA también influye en la microbiota mediante la modulación de la motilidad, permeabilidad, secreción ácida y respuesta inmune, alterando el entorno microbiano intestinal.
El SNC recibe señales químicas y neurales del intestino, integrando esta información para mantener la homeostasis. El intestino modula el SNC a través del sistema inmune, neurotransmisores y el SNA, involucrando el nervio vago, el sistema nervioso entérico y metabolitos de la microbiota. Por ejemplo, el nervio vago detecta estímulos intestinales y transmite señales al cerebro.
Evidencia creciente sugiere que la microbiota afecta significativamente al SNC. Ratones libres de gérmenes (GF) o tratados con antibióticos muestran alteraciones neurofisiológicas y conductuales. Enfermedades neurológicas como Parkinson, autismo y epilepsia se asocian con disbiosis intestinal. Trasplantes fecales de pacientes con depresión mayor o esquizofrenia inducen conductas depresivas o esquizofrénicas en ratones GF, respaldando la conexión microbiota-función cerebral.
La microbiota afecta al cerebro mediante moléculas como análogos de neurotransmisores y metabolitos. Estas pueden interactuar con receptores en células hospedadoras o cruzar barreras intestinal y hematoencefálica para influir directamente en el cerebro.
Sustancias Neuroactivas y Metabolitos Microbianos
Sustancias como 5-HT, GABA y derivados del triptófano son cruciales en la modulación del SNC. Algunos microbios sintetizan estas moléculas. Por ejemplo, Candida y Escherichia producen 5-HT, mientras que Bacillus sintetiza dopamina. Aunque estos neuroquímicos no cruzan la barrera hematoencefálica, podrían afectar al SNC actuando sobre el sistema nervioso entérico.
Los metabolitos microbianos, como ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y derivados del triptófano, tienen efectos centrales. Los AGCC, producidos por fermentación de carbohidratos (acetato, propionato, butirato), regulan la homeostasis de glucosa y la ingesta alimentaria, actuando sobre receptores acoplados a proteínas G (GPCR) o como moduladores epigenéticos. Por ejemplo, los GPCR GPR41 y GPR43 permiten que los AGCC influyan en el sistema nervioso y gasto energético.
El metabolismo del triptófano por la microbiota produce derivados de indol, que activan el receptor de hidrocarburos arílicos (AHR) y regulan la inmunidad y la barrera mucosa. Especies como Lactobacillus reuteri proporcionan derivados de indol que influyen en la diferenciación de células T y la inflamación, relevante en enfermedades como Parkinson y Alzheimer.
Productos Microbianos
Productos como lipopolisacárido (LPS), proteína de unión a LPS (LBP), peptidoglicano y flagelina median la comunicación intestino-cerebro. El LPS, componente de bacterias gramnegativas, activa receptores tipo Toll (TLR), induciendo citocinas asociadas con ansiedad y depresión. En contraste, el polisacárido A de Bacteroides fragilis protege contra inflamación del SNC vía TLR2.
Hormonas Intestinales en la Comunicación Intestino-Cerebro
Las EECs, aunque representan solo el 1% de las células epiteliales intestinales, liberan diversas hormonas en respuesta a estímulos dietéticos. Estas células se clasifican en diez tipos según la hormona principal que producen, incluyendo grelina, CCK, GLP-1 y PYY. Las hormonas intestinales regulan la motilidad, apetito, liberación hormonal y adaptación conductual.
Hormonas Intestinales y Control Metabólico
El hipotálamo regula el control metabólico mediante sensores nutricionales y receptores hormonales. Hormonas como grelina, PYY, GLP-1 y CCK son clave en el crosstalk intestino-cerebro y el metabolismo energético. La grelina, producida en células X/A del estómago, aumenta el apetito activando receptores en el nervio vago e hipotálamo. La CCK, liberada por células I intestinales, inhibe la ingesta alimentaria mediante interacción con leptina. El GLP-1 y PYY promueven saciedad y regulan la glucosa.
Hormonas Intestinales y Trastornos del Ánimo
Las hormonas intestinales también se vinculan con trastornos del ánimo. La serotonina regula el estado de ánimo, sueño y apetito, influyendo en la respuesta inmune y actividad vagal. La familia del neuropéptido Y (NPY), que incluye PYY, afecta trastornos relacionados con el estrés. El GLP-1 y CCK modulan respuestas al estrés y conductas ansiosas, mientras la grelina regula la adaptación al estrés.
Microbiota y Hormonas Intestinales
La microbiota influye en las hormonas del hospedador directa o indirectamente. Por ejemplo, los AGCC y derivados de indol estimulan la liberación de GLP-1 y CCK desde las EECs. A su vez, hormonas como la 5-HT afectan la composición microbiana, estableciendo una interacción bidireccional.
Conclusión
La microbiota y las hormonas intestinales desempeñan roles críticos en el eje intestino-cerebro, influyendo en procesos fisiológicos y psicológicos. Comprender sus interacciones podría impulsar terapias innovadoras para trastornos como obesidad, ansiedad y depresión. Futuras investigaciones deben enfocarse en el eje microbiota-hormonas-cerebro para desentrañar nuevos tratamientos.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000706