¿Cuál es el papel de las bacterias en el intestino?

La pregunta simple es lo que no es. Las bacterias intestinales influyen en toda nuestra fisiología desde lo básico, como qué y cuánto comemos hasta la síntesis de vitaminas esenciales, desde nuestra función inmune y metabolismo hasta nuestro estado de ánimo. El estudio de la microbiota, gran parte de los datos del modelo de ratón, se ha disparado en la última década. En cambio, destaco específicamente los datos humanos de estudios científicos revisados ​​por pares .

El uso de antibióticos, la dieta, la higiene y el estilo de vida conforman nuestra microbiota, particularmente la microbiota intestinal. A su vez, dan forma a nuestra función inmune y metabólica.
De 1

Comencemos por los primeros principios. Comida. ¿Cómo controlan los microbios nuestro comportamiento alimenticio?

De 2. Destaco datos humanos en morado.

1. Ellos influencian nuestro camino de recompensa. Después de todo, nuestro sistema nervioso entérico (asociado al intestino) es la principal fuente de dopamina y serotonina (3, 4).
2. Modulan nuestra percepción del gusto (5).
3. Juegan en nuestro nervio vago cuando un músico toca su instrumento (6, 7). ¿Cuál es la importancia del nervio vago? Es la principal comunicación nerviosa entre nuestro intestino y el cerebro.
4. Nuestra microbiota intestinal está exquisitamente adaptada a nuestra dieta.

   a) Uno de los ejemplos más convincentes es el de una bacteria intestinal que se encuentra en el japonés. Bacteroides plebeius tiene un gen transferido horizontalmente de la bacteria marina Zobellia galactanivorans que le da la capacidad de digerir polisacáridos de algas marinas (8). De hecho, las bacterias asociadas a humanos tienen una tasa de transferencia génica 25 veces mayor en comparación con las bacterias en otros entornos (9), lo que implica que la asociación microbios del huésped impone estrictas presiones de selección sobre nuestra microbiota.

   b) Los obesos han alterado la microbiota intestinal con diversidad reducida y mayor variabilidad (10, 11, 12, 13).

   c) El microbioma de la población de EE. UU. parece estar adaptado para una dieta alta en grasas y alta en proteínas, mientras que el de las personas que viven en Malawi rural y el Amazonas en Venezuela para descomponer los carbohidratos complejos (14).

   ¿Cuáles son algunas de las cosas increíbles sobre las bacterias?

   ¿Existe un índice de consumo de criaturas vivientes?

   ¿La gravedad afecta las bacterias?

   ¿Qué tan caliente tendría que ser el agua para ayudar a matar las bacterias al lavarse las manos?

   ¿Puede la ingeniería genética producir cepas de bacterias que se alimentan de las moléculas de grasa?

Los microbios intestinales influyen en todos los aspectos de nuestra fisiología
¿Y el resto de nuestras funciones corporales? Incluso los sorprendentes, como el metabolismo y el comportamiento, están profundamente influenciados por nuestra microbiota.

Desde 15

Nuestro metaboloma se refiere a la variedad de metabolitos presentes en nuestra circulación sanguínea. Se estima que aproximadamente un tercio de nuestro metaboloma es de origen microbiano. Utilizando nuestro sistema de circulación como su red de comunicación, los estudios con modelos animales muestran que nuestros productos microbianos pueden llegar a todas las partes de nuestro cuerpo (16, 17, 18) e influir en el metabolismo y la fisiología de órganos distantes entre sí. Por ejemplo, las personas con aterosclerosis sintomática han alterado la microbiota intestinal (19). Un posible mecanismo por el cual nuestros microbios intestinales podrían poner en peligro la salud cardiovascular es a través de la conversión de la fosfatidilcolina en la dieta en el metabolito proaterosclerótico, trimetilamina (20), un resultado que debe verificarse independientemente.

Posibles mecanismos de comunicación Gut-Brain

Desde el 21

1. Ácidos grasos de cadena corta (AGCC). Los microbios intestinales del colon digieren los carbohidratos de la dieta para generar AGCC, como acetato, butirato y propionato (22). La señalización a través de receptores acoplados a proteína G tales como (GPR), GPR41 y GPR43, SCFA inducen motilidad colónica, regulan el apetito (23) e incluso suprimen el cáncer de colon (24) en líneas celulares de cáncer de colon humano. Mientras que las células del colon (colonocitos) usan butirato como fuente de energía, el acetato y el propionato ingresan al torrente sanguíneo y de allí a otros órganos (25, 26). Estos AGCC pueden estimular el sistema nervioso simpático (27).
2. La microbiota intestinal también puede modular los neurotransmisores en el intestino. Esto incluye acetilcolina, ácido gamma-aminobutírico, histaminas, melatonina y serotonina. Los microbios intestinales pueden expresar y secretar moléculas similares a los neuropéptidos que podrían influir en el comportamiento y la emoción (28, 29).
3. El triptófano es un aminoácido esencial que solo obtenemos de nuestra dieta (30) y es el precursor de la serotonina (31), la mayor parte sintetizada por nuestras células enterocromafines intestinales y los nervios entéricos (32, 33, 34).
4. Los microbios intestinales sintetizan vitaminas esenciales para el funcionamiento del sistema nervioso. Por ejemplo, Lactobacillus reuteri es una fuente importante de vitamina B12 o cobalamina (35), una vitamina importante para el desarrollo del sistema nervioso (36).

Enfermedades gastrointestinales y comorbilidades psiquiátricas
Causa y efecto o correlación?

1. Si bien aún es discutible, hasta el 80% de los pacientes con enfermedades gastrointestinales (SII, síndrome de colon irritable, EII, enfermedad inflamatoria intestinal) también padecen enfermedades psiquiátricas como depresión y ansiedad (37, 38, 39). Se observan cambios en las actividades psicológicas tanto antes como después del diagnóstico de EII.
2. El cortisol sérico, un marcador de ansiedad elevada, se redujo en pacientes que consumieron probióticos, Lactobacillus helveticus y Bifidobacterium longum (40) mientras que los sujetos sanos mostraron significativamente menos angustia psicológica en comparación con el grupo placebo en un paralelo doble ciego, controlado con placebo, aleatorizado ensayo clínico grupal con la misma mezcla probiótica durante 30 días (41).
3. El tratamiento con una bebida láctea que contenía probióticos dio como resultado un mejor estado de ánimo y cognición en sujetos sanos en comparación con el grupo placebo (42).
4. Hay signos de deterioro cognitivo en pacientes con SII (43).
5. Después de 4 semanas de tratamiento con un producto lácteo fermentado con probióticos, las mujeres voluntarias sanas realizaron una prueba cognitiva específica más rápidamente (44). El análisis de su función cerebral indicó un repunte específico de la actividad en las regiones inervadas por los nervios serotoninérgicos.
6. Los estudios de neuroimagen sugieren una función cerebral anormal en los trastornos gastrointestinales. Esto incluye el adelgazamiento de la corteza cingulada anterior y la corteza insular, y una mayor activación del tálamo, el cíngulo anterior y la corteza prefrontal de los pacientes con SII (45, 46).
7. Las especies de Lactobacillus y Clostridium se reducen en muestras de heces de pacientes con SII (47, 48).

Deconstruyendo nuestra conexión Gut microbe-Brain
¿Cómo inferir una conexión entre nuestra microbiota intestinal y el cerebro? Podríamos, si dirigimos específicamente a los microbios, afectar nuestro cerebro y / o comportamiento. Los antibióticos se dirigen directamente y específicamente a los microbios. Si la terapia con antibióticos también resultó en algún cambio en la función y / o el comportamiento del cerebro, podría inferirse como evidencia de conexión microbioencefálica. Como efecto directo, los microbios intestinales sintetizan vitaminas esenciales para la función cerebral.

Encefalopatía hepática
En las primeras etapas de la enfermedad hepática, cirrosis, el hígado compensa para realizar sus funciones. En etapas posteriores, ya no puede compensar. En esta etapa, hay una encefalopatía acompañante (degeneración de la función cerebral). Varias líneas de evidencia sugieren un vínculo entre la alteración de la microbiota intestinal (disbiosis), la enfermedad hepática y la función cerebral.

1. Los antibióticos orales pueden revertir la encefalopatía en pacientes con enfermedad hepática descompensada (49, 50, 51)
2. En comparación con los controles sanos, los pacientes con cirrosis encefalopática han alterado la microflora intestinal (52, 53).
3. En particular, la reducción de Alcaligenaceae y Porphyromonadaceae y el aumento de Enterococcus , Megasphaera y Burkholderia se correlacionan con la mala cognición y el aumento de la inflamación en pacientes con encefalopatía con cirrosis y disfunción cognitiva (54, 55).

Autismo

1. La mayoría de los niños con autismo a menudo experimentan una variedad de problemas gastrointestinales (56).
2. El inicio de la enfermedad generalmente sigue al uso de antimicrobianos en un alto porcentaje de autismo de inicio tardío (18-24 meses de edad) con antecedentes de uso prolongado de antibióticos. Un estudio observó un aumento de 10 veces en ciertos grupos de Clostridium spp en muestras de heces de niños autistas en comparación con controles sanos. Los autores especularon que la exposición a trimetoprima / sulfametoxazol en lugar de la exposición a otros antibióticos podría estar relacionada con el diagnóstico de autismo de inicio tardío, ya que los primeros no son efectivos contra Clostridium spp, mientras que la vancomicina oral se dirige específicamente a microorganismos gram positivos que incluyen Clostridium spp (57 ) El aumento de especies clostridiales en muestras de heces de pacientes autistas fue confirmado por otro estudio (58). De hecho, el tratamiento oral con vancomicina mostró una disminución en los síntomas autistas, mientras que la recaída se produjo después del cese del tratamiento (59).
3. Las esporas de Clostridia también están implicadas en las altas tasas de autismo observadas entre los hermanos (60).
4. Las técnicas de perfilado en tiempo real de qPCR (61) y de microbiota basada en cultivo (57) sugieren que la alteración en la microbiota puede contribuir al fenotipo de la enfermedad.
5. La biopsia intestinal de pacientes con trastorno del espectro autista (ASD) de inicio tardío reveló reducciones en Bifidobacterium spp. y la bacteria mucolítica A kkermansia muciniphila ( 62).
6. Los pacientes con autismo de inicio tardío tienen una marcada reducción en las especies de Bacteroides y Prevotella y aumentan en las especies de Sutterella en comparación con los controles (63, 64, 65, 66).
7. Al menos un estudio refuta las diferencias en la microbiota intestinal entre pacientes autistas y controles (67). Las posibles razones para los diferentes resultados podrían ser que utilizaron un enfoque diferente para tomar muestras y utilizaron una técnica diferente para el análisis de microbioma.
8. La alteración de la expresión en el íleon de transportadores de carbohidratos como las hexosas y de enzimas como las disacaridasas sugieren un papel de la malabsorción de carbohidratos en el autismo (68).
9. Los metabolitos de la muestra de orina y fecal son diferentes en pacientes con autismo (69, 70, 71, 72).
10. Se informa que las dietas sin caseína y sin gluten mejoran el comportamiento de los pacientes con autismo (73, 74, 75).

Problemas con muchos estudios de asociación del trastorno GI-autista

1. Estudian diferentes tipos de poblaciones (posiblemente diferentes enfermedades).
2. Los tamaños de población difieren considerablemente entre los estudios.
3. Diferentes estudios usan diferentes controles.
4. No controle las dietas únicas de los pacientes. La dieta en sí misma podría ser una razón para la distribución del microbio intestinal diferente en los pacientes en comparación con los controles.

Un estudio de EE. UU. Mejor controlado y más completo (76) examinó a 589 pacientes con antecedentes de TEA familiar y sus controles de hermanos no afectados. Al separar ‘Completo’ de ‘Espectro’, informaron que el estreñimiento (20%) y la diarrea crónica (19%) son los síntomas más comunes entre las personas con autismo ‘completo’. Otro estudio de> 140000 pacientes con TEA mostró una mayor prevalencia de EII (0,83% frente a 0,54%) y otros trastornos intestinales (11,74% frente a 4,5%) en comparación con los controles hospitalizados (77).

Esta tabla completa resume los hallazgos de varios estudios de asociación de trastorno de GI de autismo
Desde 78

Cambios de comportamiento asociados con antibióticos

1. A veces, los antibióticos se asocian con cambios en el comportamiento que abarcan insomnio, alteración del estado de ánimo (79, 80), manía, especialmente en pacientes de edad avanzada (“antibomanía”) (81).

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Gracias por la A2A, Vanessa Surian.