El interruptor genético activado durante el ayuno ayuda a detener la inflamación

El interruptor genético activado durante el ayuno ayuda a detener la inflamación

Investigadores de Salk descubren un interruptor genético que promueve la comunicación entre el cerebro y los intestinos

LA JOLLA: una vía molecular que se activa en el cerebro durante el ayuno ayuda a detener la propagación de bacterias intestinales al torrente sanguíneo, según un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores del Instituto Salk.

El estudio, publicado la semana del 16 de mayo de 2016 en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias, muestra una vía molecular por la que el cerebro se comunica con el tracto gastrointestinal (GI) para evitar la activación innecesaria del sistema inmunitario durante el ayuno al fortalecer la barrera contra los microbios intestinales. El descubrimiento de esta señal cerebro-intestino en las moscas de la fruta, que tiene muchos paralelismos con los humanos, podría eventualmente informar el tratamiento de las enfermedades inflamatorias del intestino en las personas.

Además de su papel en la promoción de la absorción de nutrientes de los alimentos, el tracto gastrointestinal alberga una panoplia de bacterias. Estos microbios en realidad ayudan en el proceso digestivo al producir sustancias químicas que descomponen las grasas y los carbohidratos complejos.

"El ayuno tiene un valor positivo que se extiende no solo al sistema metabólico, sino también a la inflamación y la función cerebral", dice el investigador principal del estudio. Marc Montminy, profesor en los Laboratorios de Biología de Péptidos de la Fundación Clayton y titular de la Cátedra de la Fundación JW Kieckhefer. "Comprender cómo el intestino mantiene esta barrera y crear medicamentos para mejorar esa barrera puede tener beneficios importantes para las personas con enfermedad inflamatoria intestinal".

El nuevo estudio es parte de un esfuerzo de colaboración continuo entre el laboratorio de Montminy y el laboratorio del profesor Salk. John Thomas para precisar los mecanismos que utiliza un interruptor genético en el cerebro llamado Crtc para controlar el equilibrio energético. Una red constante de comunicación, entre nuestros cerebros y el tracto GI, así como otros tejidos, ayuda a nuestros cuerpos a controlar nuestro gasto y reservas de energía. Crtc interactúa con otra molécula llamada CREB, y el ayuno activa ambas proteínas y aumenta la formación de recuerdos a largo plazo.

Los equipos de Montminy y Thomas utilizaron moscas de la fruta para estudiar el interruptor Crtc, en parte porque las moscas expresan muchos de los mismos genes relacionados con el metabolismo que los humanos. Experimentos anteriores realizados por los dos laboratorios han demostrado que las moscas cuyo gen Crtc se elimina se sensibilizan al ayuno: solo sobreviven aproximadamente la mitad del tiempo sin comida en comparación con las moscas con el gen Crtc. Los investigadores tenían como objetivo comprender por qué la eliminación de Crtc provocó que las moscas murieran antes y habían planteado la hipótesis de que se debía a que estas moscas mutantes tienen menos reservas de grasa y azúcar.

Lo que el equipo, junto con el profesor asistente de Salk Janelle Ayres Sin embargo, el grupo encontrado en el nuevo estudio fue sorprendente y más complicado. Las tripas de las moscas sin Crtc expresaron varias moléculas que indicaban que su sistema inmunológico estaba activado. Cuando el investigador postdoctoral Run Shen ingresó al laboratorio de Montminy con la evidencia (imágenes tomadas del microscopio de células teñidas con fluorescencia que recubren las tripas de las moscas), "fue totalmente inesperado", dice.

Los nuevos resultados sugieren que las moscas son más sensibles a la inanición porque el sistema inmunológico está activado, lo que es energéticamente exigente. Esta respuesta inmune amplificada sugiere que sin Crtc, las bacterias se filtran desde el intestino hacia la circulación de la mosca. Los investigadores encontraron que la función normal de Crtc es fortalecer las barreras del intestino para evitar que las bacterias ingresen al torrente sanguíneo y despierten el sistema inmunológico. Sin Crtc, las conexiones entre las células que recubren el tubo intestinal se interrumpen, lo que provoca que las bacterias se filtren, activando la respuesta inmunitaria y agotando las reservas de energía.

Mientras buscaban socios moleculares de Crtc, los investigadores descubrieron una proteína llamada neuropéptido F corto (sNPF), que también se encuentra en el cerebro y tiene un equivalente en humanos (llamado neuropéptido Y). Se sabe que este péptido hace que las moscas y los mamíferos busquen comida en respuesta a las señales de hambre. Sin sNPF en el cerebro, las moscas mostraron signos de inflamación intestinal similares a las moscas sin Crtc. Además, los sellos normalmente apretados a lo largo del tracto gastrointestinal se rompieron en las moscas que carecían de sNPF, lo que permitió que las bacterias salieran.

Por el contrario, las moscas que expresaron más de las cantidades normales de Crtc o sNPF en sus neuronas pudieron sobrevivir más tiempo sin alimentos y mostraron menos alteraciones en las uniones estrechas que mantienen sus barreras gastrointestinales.

Los investigadores están realizando más experimentos para comprender cómo los neuropéptidos activan los receptores intestinales que ayudan a protegerlo de la invasión bacteriana.

Otros autores del trabajo fueron Biao Wang y Maria Giribaldi del Instituto Salk. El trabajo fue apoyado por el Los Institutos Nacionales de Salud, la Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust y del Centros Glenn para la Investigación del Envejecimiento.