Un chip descubre la conexión entre el cerebro y el intestino

Un sistema de «órganos en un chip», que replica las interacciones entre el cerebro, el hígado y el colon, ha descubierto que los ácidos grasos de cadena corta, que son producidos por microbios en el intestino y son transportados al cerebro, pueden exacerbar ciertas patologías cerebrales, como el plegamiento incorrecto de proteínas y la muerte neuronal, relacionadas con la enfermedad de Parkinson.

El nuevo sistema, desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), es una nueva demostración de la estrecha unión existente entre el intestino y el cerebro. El eje que conforman ambos órganos puede generar diversas reacciones y manifestaciones en el organismo humano, pero de acuerdo a una nota de prensa también estaría relacionado con determinadas patologías neurológicas.

Todos sabemos que los nervios pueden conducir a problemas digestivos o que, en sentido inverso, la sensación de hambre generada en el intestino produce irritabilidad. Sin embargo, nuevos descubrimientos profundizan aún más la relación cerebro-intestino. Según especialistas del MIT, los microbios intestinales pueden producir efectos concretos relacionados con la enfermedad de Parkinson.

Órganos en chips que replican funciones reales

Específicamente, una técnica denominada «órganos en un chip» permitió a los científicos modelar la influencia que los microbios intestinales tienen en el tejido cerebral, tanto en personas sanas como en otras afectadas por el Parkinson. La tecnología utilizada replica las interacciones entre el cerebro, el hígado y el colon, haciendo posible que los investigadores comprendan mejor el eje intestino-cerebro.

Estos sistemas microfisiológicos se componen de pequeños dispositivos que se pueden utilizar para cultivar modelos de tejidos de diferentes órganos, que se conectan a su vez mediante canales de microfluidos. Los expertos creen que algunos de estos modelos, como los «órganos en un chip» empleados en este caso, pueden brindar información más precisa sobre las enfermedades humanas que los propios modelos animales.

La acción de los ácidos grasos

En esta ocasión, el hallazgo más importante es que los ácidos grasos de cadena corta, que son producidos por microbios intestinales y posteriormente transportados al cerebro, pueden producir efectos muy diferentes en las neuronas sanas y enfermas, siempre en el contexto del Parkinson.

Por ejemplo, descubrieron que las células cerebrales sanas se ven beneficiadas con la exposición a los mencionados ácidos grasos, pero por el contrario estos efectos positivos desaparecen en los enfermos de Parkinson. Por el contrario, se aprecian niveles más altos de plegamiento incorrecto de proteínas y muerte celular.

Como los cambios observados se aprecian incluso al eliminar las células inmunitarias del sistema, los investigadores creen que los efectos son generados por variaciones en el metabolismo de los lípidos. La investigación, publicada en la revista Science Advances, concluye que estos cambios metabólicos podrían tener una fuerte influencia en diferentes enfermedades neurodegenerativas.

Cambios metabólicos

Para los científicos, si en lugar de afectar directamente a una determinada población de células inmunitarias los cambios producidos por los ácidos grasos de cadena corta generan variaciones metabólicas, todo indicaría que podrían estar directamente relacionados con el desarrollo de enfermedades neurológicas.

Buscando arrojar luz sobre este nuevo descubrimiento en torno a la relación entre el cerebro y el intestino, los especialistas intentarán modelar otros tipos de enfermedades neurológicas que pueden estar influenciadas por el microbioma intestinal. Para ello, creen que los modelos de tejidos humanos podrían producir información de valor que los modelos animales no logran desarrollar.

Referencia

Human physiomimetic model integrating microphysiological systems of the gut, liver, and brain for studies of neurodegenerative diseases. Martin Trapecar, Emile Wogram, Devon Svoboda, Catherine Communal et al. Science Advances (2021).DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abd1707

Foto:

Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de «órganos en un chip» que replica las interacciones entre el cerebro, el hígado y el colon. Crédito: Martín Trapecar, MIT.