Investigadores del Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos José Mataix y del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Granada, en colaboración con el centro de investigación Helmholtz-Centre for Environmental Research de Leipzig, han demostrado que la microbiota contribuye al desarrollo de la cognición (inteligencia y memoria) a través de microorganismos probióticos y de los metabolitos de la histidina.
Los resultados de este estudio abren la posibilidad al desarrollo de nuevas terapias innovadoras para mejorar el neurodesarrollo infantil, mediante el uso de compuestos o microorganismos probióticos.
El trabajo de investigación, coordinado por Antonio Suárez, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la UGR, ha sido publicado en el último número de la revista científica Cell Host & Microbe.
En la última década, la constatación de que la microbiota regula la fisiología y la actividad del Sistema Nervioso Central ha revolucionado la Biomedicina, mostrando la existencia de una comunicación bidireccional entre ambas a través de transmisores químicos, vías neuronales y el sistema inmunológico, denominada «eje microbiota-cerebro».
Varios estudios han demostrado además que su alteración está relacionada con enfermedades del neurodesarrollo (autismo), neurodegenerativas (Parkinson, Alzheimer, esclerosis múltiple) y del comportamiento (ansiedad, depresión, trastorno por déficit de atención e hiperactividad). Sin embargo, hasta la fecha no se conocían los mecanismos que vinculan la microbiota y el neurodesarrollo infantil.
Probióticos, histidina y desarrollo cognitivo
Los responsables de la investigación han podido observar que la composición de la microbiota era diferente en bebés de 6 meses en función de su respuesta cognitiva al test de Bailey, que mide el desarrollo motor, cognitivo, socioemocional y del lenguaje. Comprobaron, además, que la función de la microbiota también era diferente, asociando la histidina amonia-liasa o histidasa presente en la microbiota con la cognición de los bebés. Esta enzima pertenece al metabolismo de la histidina, que se había relacionado previamente con la cognición. La confirmación de esta asociación se obtuvo al observar que los perfiles de los metabolitos de la histidina eran diferentes según el comportamiento cognitivo de los bebés.
Para la realización de las pruebas experimentales, los investigadores trasplantaron la microbiota de los bebés a ratones axénicos o germ-free proporcionados por la Unidad de Experimentación Animal del Centro de Instrumentación Científica de la UGR, única institución que cuenta con este tipo de ratones en España.
Modelo experimental especial
Los ratones germ-free son un modelo experimental especial porque nacen desprovistos de microbios y viven en un ambiente libre completamente estéril. Estos ratones son una de las pruebas más concluyentes de la relación entre la microbiota y el cerebro, ya que la ausencia de microbiota provoca cambios en los neurotransmisores, la sinaptogénesis y los volúmenes cerebrales, concluyendo en alteraciones en su actividad motora, comportamiento y memoria, en comparación con ratones normales provistos de su microbiota.
En la prueba de reconocimiento de objetos usada tradicionalmente en modelos murinos, los ratones que recibieron la microbiota de los bebés con mejor cognición mostraron mayor capacidad de memoria que la de los bebés con peor cognición. Los análisis posteriores mostraron que bacterias de los géneros Phocaeicola, Bacteroides y Bifidobacterium se asociaron positivamente con la inteligencia y la memoria. Finalmente, los investigadores pudieron comprobar también que los ratones tenían diferentes relaciones de los metabolitos urocanato, glutamato e histidina en la corteza peririnal que controla la memoria, cerrando el círculo del mecanismo molecular.
Descubierto el mecanismo molecular, estos resultados apuntan a que bacterias probióticas del género Bifidobacterium y metabolitos de la histidina independientemente o combinados puedan mejorar la memoria y cognición infantil, especialmente en enfermedades pediátricas con déficit cognitivo como autismo o trastorno de hiperactividad.
Importancia de la microbiota para la salud
La microbiota es el conjunto de millones de microorganismos que conviven con nosotros en simbiosis, principalmente en nuestro tracto digestivo. Comprender y mantener un equilibrio saludable en la microbiota es fundamental para el bienestar humano, ya que desempeña un papel crucial en la salud, influyendo en procesos como la digestión y absorción de nutrientes, la regulación del sistema inmunológico, la regulación del metabolismo y la captación de energía, la síntesis de vitaminas y neurotransmisores, la función de barrera del revestimiento intestinal, la protección contra patógenos, y la regulación de la respuesta inflamatoria.
Referencia: Cerdó T, Ruiz-Rodríguez A, Acuña I, Torres-Espínola FJ, Menchén-Márquez S, Gámiz F, Gallo M, Jehmlich N, Haange SB, von Bergen M, Campoy C, Suárez A. 'Infant gut microbiota contributes to cognitive performance in mice'. Revista Cell Host Microbe, noviembre de 2023 | DOI: 10.1016/j.chom.2023.11.004.