Si bien se han encontrado anteriormente vínculos tentadores entre el microbioma intestinal y el cerebro, un equipo de investigadores de dos laboratorios nacionales del Departamento de Energía de EE. UU. encontró nueva evidencia de conexiones tangibles entre el intestino y el cerebro. El equipo identificó lactato, una molécula producida por todas las especies de un microbio intestinal, como un mensajero molecular clave que estimula la memoria. El trabajo fue publicado el 17 de abril en la revista BMC Microbiome.
Nuestro estudio muestra que el microbioma podría asociarse con la genética para afectar la memoria ".
Janet Jansson, ecólogo microbiano en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y autor correspondiente del estudio
Los científicos saben que los ratones que han sido alimentados con microbios que benefician la salud, llamados probióticos, experimentar varios beneficios positivos. Los científicos también saben que los microbios producen moléculas que viajan a través de la sangre y actúan como mensajeros químicos que influyen en otras partes del cuerpo. incluido el cerebro. Sin embargo, No estaba claro qué microorganismos específicos y mensajeros moleculares microbianos podrían influir en la memoria hasta ahora.
"El desafío es que la composición genética y las condiciones ambientales únicas de un ratón también afectan su memoria y microbioma, "dijo Antoine Snijders, biocientífico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y coautor correspondiente. "Para saber si una molécula microbiana influyó en la memoria, necesitábamos comprender la interacción entre la genética y el microbioma ".
El impacto del microbioma en la memoria es un área de investigación muy activa ahora, él agregó, con más de 100 artículos publicados en los últimos cinco años sobre los vínculos entre los probióticos comunes y la memoria.
Antes de que pudieran comenzar a buscar moléculas que pudieran estar involucradas con la mejora de la memoria, Jansson, Snijders y sus colegas necesitaban determinar cómo influye la genética en la memoria.
Los investigadores comenzaron con una colección de ratones llamada Collaborative Cross. Criaron 29 cepas diferentes de ratones para imitar la diversidad genética y física de una población humana. Incluye ratones de diferentes tamaños, colores y disposición del pelaje (p. ej., tímido o atrevido). Los investigadores también conocen las secuencias del genoma de cada cepa.
Primero, el equipo le dio a cada cepa de ratones una prueba de memoria. Luego examinaron cada cepa en busca de variaciones genéticas y correlacionaron estas variaciones con los resultados de la memoria. Encontraron dos conjuntos de genes asociados con la memoria. Uno era un conjunto de nuevos genes candidatos para influir en la cognición, mientras que el otro conjunto de genes ya se conocía.
Próximo, los investigadores analizaron el microbioma intestinal de cada cepa para poder establecer conexiones microbianas con los vínculos genéticos y de memoria que ya tenían. Identificaron cuatro familias de microbios que se asociaron con una mejor memoria. El más común de ellos fue una especie de Lactobacillus, L. reuteri.
Para probar esta asociación, los investigadores alimentaron con L. reuteri a ratones libres de gérmenes sin microbios intestinales y luego probaron la memoria de los ratones. Vieron una mejora significativa en relación con los ratones libres de gérmenes que no se alimentaron con microbios. También encontraron la misma mejora cuando alimentaron a ratones libres de gérmenes con una de las otras dos especies de Lactobacillus.
"Si bien se informó anteriormente de un vínculo entre Lactobacillus y la memoria, también lo encontramos de forma independiente en esta selección genética imparcial, ", Dijo Snijders." Estos resultados sugieren que la variación genética en gran parte controla la memoria, así como las diferencias en la composición del microbioma intestinal entre las cepas ".
Finalmente, los investigadores querían identificar qué moléculas relacionadas con microbios podrían estar involucradas en la mejora de la memoria. Analizaron las heces, sangre y tejido cerebral de ratones libres de gérmenes alimentados con una especie específica de Lactobacillus. El lactato fue uno de los subproductos moleculares metabólicos comunes; también es una molécula que producen todas las cepas de Lactobacillus.
El equipo alimentó con lactato a ratones previamente identificados por tener mala memoria y notó que su memoria mejoró. Los ratones alimentados con microbios de lactato o Lactobacillus también tenían niveles aumentados de ácido gamma-aminobutírico (GABA), un mensajero molecular vinculado a la formación de la memoria en sus cerebros.
Para ver si el mismo mecanismo molecular podría aplicarse también en humanos, los investigadores contactaron a Paul Wilmes, en la Universidad de Luxemburgo, quien desarrolló un pequeño chip que imita el lugar donde los microbios interactúan con el tejido intestinal humano. Cuando Wilmes y sus colegas probaron L. reuteri en este chip, vieron que el lactato producido por los microbios viajaba a través del tejido intestinal humano, lo que indica que podría ingresar al torrente sanguíneo y potencialmente viajar al cerebro.
"Si bien esta investigación refuerza la idea de que la dieta, genética, y los comportamientos, como la memoria, están conectados, Se necesita más trabajo para demostrar si Lactobacillus puede mejorar la memoria en humanos, "Dijo Jansson.
Snijders estuvo de acuerdo, agregando que algún día podría ser posible usar probióticos para mejorar la memoria en poblaciones específicas, como personas con problemas de aprendizaje y trastornos neurodegenerativos.
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