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Salud Intestinal y Enfermedad de Parkinson: Una Conexión Oculta

Nuevas investigaciones vinculan el microbioma intestinal con la progresión de la enfermedad de Parkinson.

Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian

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La Enfermedad de Parkinson (EP) es el segundo trastorno cerebral más común que afecta a las personas a medida que envejecen, especialmente a los mayores de 60 años. Impacta a aproximadamente el 1% de este grupo de edad en los Estados Unidos. Esta condición es conocida por causar problemas motores como rigidez, temblor y problemas de equilibrio. Un culpable principal detrás de la EP es la acumulación de una proteína llamada alfa-sinucleína (α-syn). Esta acumulación lleva a la muerte de células cerebrales importantes, especialmente las que producen dopamina, una sustancia química crucial para el movimiento y la coordinación.

Mientras los científicos siguen investigando qué causa la EP, hay una buena cantidad de evidencia que sugiere que problemas con pequeñas fábricas de energía en nuestras células llamadas Mitocondrias juegan un papel. Estas mitocondrias son responsables de producir energía y mantener las células saludables. Ciertas mutaciones genéticas que afectan las proteínas mitocondriales se han relacionado con formas de EP que se dan en familias.

En personas con EP, las mitocondrias a menudo tienen problemas para hacer su trabajo, lo que puede llevar a un daño mayor por factores de estrés, conocido como Estrés Oxidativo. Este estrés puede dañar aún más las neuronas, contribuyendo a los síntomas de la enfermedad. Interesantemente, estudios han mostrado que la función mitocondrial está afectada en tejidos de una parte específica del cerebro afectada por la EP.

La investigación también descubrió que la exposición a ciertas toxinas que interfieren con la función mitocondrial puede causar daño cerebral similar y problemas motores en animales. Además, nuevos modelos genéticos de la EP han mostrado que cuando están presentes ciertas mutaciones, pueden provocar condiciones parecidas a la EP.

Síntomas No Motores de la Enfermedad de Parkinson

Aunque el Parkinson se ve principalmente como un trastorno que afecta el movimiento, muchos pacientes reportan experimentar síntomas no motores también. Estos incluyen problemas con el sueño, una disminución en el sentido del olfato y problemas gastrointestinales como estreñimiento y dolor de estómago, a menudo apareciendo años antes de cualquier diagnóstico oficial de EP.

Una teoría propuesta por los científicos sugiere que los cambios en el intestino pueden ser uno de los primeros lugares donde comienza la enfermedad. Específicamente, la acumulación de α-syn podría comenzar en los intestinos y luego viajar a diferentes partes del cerebro a través del nervio vago, que conecta el intestino y el cerebro. Experimentos donde los científicos inyectaron α-syn en los intestinos de animales han llevado a problemas intestinales y daño cerebral con el tiempo.

Los investigadores también han encontrado que procedimientos quirúrgicos para cortar el nervio vago pueden detener la progresión de la enfermedad en modelos animales. De manera similar, estudios en humanos han mostrado que las personas que han tenido esta cirugía pueden tener un menor riesgo de desarrollar EP. Además, la inflamación en los intestinos puede empeorar los síntomas. Esto sugiere que en algunos casos, la EP podría comenzar en el intestino en lugar de en el cerebro.

El Papel del Microbioma intestinal en la Enfermedad de Parkinson

Los científicos han observado que el microbioma intestinal – la colección de bacterias y otros microorganismos que viven en nuestros intestinos – es diferente en personas con EP en comparación con individuos sanos. Estas diferencias incluyen una disminución en las bacterias beneficiosas y un aumento en las bacterias que promueven la inflamación.

La investigación ha mostrado que el microbioma intestinal puede influir en cuán bien puede moverse alguien, cómo funciona el intestino e incluso la progresión de la patología de α-syn en modelos animales de EP. Algunas bacterias dañinas pueden empeorar la enfermedad, mientras que tratamientos que restauran un microbioma saludable pueden mejorar el movimiento en animales.

Un hallazgo curioso es que cuando se transfiere el microbiota intestinal de pacientes con EP a ratones con niveles alterados de α-syn, los ratones experimentan dificultades motoras incrementadas. Sin embargo, cuando se utiliza un microbioma saludable para el mismo procedimiento, los ratones no muestran síntomas tan severos. Esto sugiere que el microbioma puede jugar un papel en el desarrollo de la EP y podría ser un objetivo para nuevos tratamientos.

Explorando el Impacto del Microbioma Intestinal en los Síntomas Motores

Un estudio reciente se centró en la idea de que el microbioma intestinal puede afectar los síntomas motores en ratones que sobreexpresan α-syn. Los resultados mostraron que los cambios en el microbioma intestinal pueden impactar la producción de energía y los niveles de estrés en el cerebro, llevando a problemas motores en los ratones.

Interesantemente, al analizar los cerebros de ratones sin bacterias intestinales, los investigadores encontraron que no mostraron los síntomas motores habituales asociados con α-syn. Estos hallazgos apuntan al papel significativo del microbioma en la generación de energía dentro del cerebro, un proceso crucial para el funcionamiento adecuado.

Cuando los investigadores examinaron la producción de energía en los cerebros de estos ratones, encontraron que aquellos con un microbioma típico tenían mejor función mitocondrial comparado con los que no tenían bacterias. Esto sugiere que el microbioma puede ayudar a regular cuán bien las mitocondrias realizan sus tareas productoras de energía, impactando las habilidades motoras en general.

La Conexión Entre Mitocondrias y Microbioma Intestinal

Las mitocondrias son esenciales para generar energía en nuestras células, y su salud es crucial para el funcionamiento normal del cerebro. Un microbioma poco saludable puede interferir con la función mitocondrial, llevando a un aumento del estrés oxidativo y déficits de energía en el cerebro.

Los investigadores descubrieron que ciertos genes relacionados con la producción de energía estaban cambiados en los cerebros de ratones con un microbioma convencional en comparación con aquellos sin. Estos cambios afectaron el funcionamiento normal de las mitocondrias, llevando a una producción de energía comprometida.

Al examinar cómo estos cambios impactaron el comportamiento de los ratones, los investigadores encontraron que aquellos con un microbioma normal tenían habilidades motoras comprometidas en comparación con ratones libres de gérmenes. Esto implica que un ambiente intestinal saludable es fundamental para mantener una función mitocondrial óptima y un movimiento adecuado.

Investigando el Efecto del Estrés Oxidativo

El estrés oxidativo es una condición donde se acumulan moléculas dañinas llamadas especies reactivas del oxígeno (ROS) y dañan las células. Este estrés se ha vinculado a diversas enfermedades, incluida la EP. Un equilibrio saludable de ROS es necesario para la función celular, pero demasiado puede llevar a problemas graves.

En ratones con un microbioma comprometido, los científicos notaron que tenían niveles elevados de estrés oxidativo en el cerebro, afectando sus habilidades motoras. Para investigar más, trataron a estos ratones con antioxidantes, lo que ayudó a reducir el estrés oxidativo y mejorar la función motora.

Este hallazgo sugiere que manejar los niveles de estrés oxidativo en la EP puede ser una avenida prometedora para el tratamiento. Si los cambios en el microbioma pueden aumentar el estrés oxidativo, entonces apuntar al microbioma podría ayudar a reducir este estrés dañino y mejorar los síntomas en personas con EP.

Comportamiento Mitocondrial en Ratones con EP

Los hallazgos de múltiples estudios han mostrado que el comportamiento de las mitocondrias en modelos de EP es bastante interesante. En particular, el rendimiento de las mitocondrias cambia según si los ratones tienen un microbioma activo o son libres de gérmenes.

En ratones con un microbioma regular, se notó un aumento en la producción de energía en las mitocondrias, sugiriendo que estaban compensando por el estrés inducido por la acumulación de α-syn. Sin embargo, los ratones libres de gérmenes no mostraron la misma sobreactividad energética, indicando que el microbioma es esencial para regular el rendimiento mitocondrial.

La conclusión general de estos estudios es que un intestino saludable puede impactar significativamente la función mitocondrial, la producción de energía y las habilidades motoras. Cuando el ambiente intestinal está desbalanceado, puede obstaculizar estos procesos, contribuyendo en última instancia a la progresión de la EP.

Posibles Vínculos con el Tratamiento

Con todas las conexiones entre la EP, la salud intestinal y la función mitocondrial, los investigadores están considerando nuevas formas de abordar el tratamiento. En lugar de centrarse solo en el cerebro, podría ser beneficioso investigar cómo la salud intestinal y la composición del microbioma pueden modificarse para apoyar a las mitocondrias y la salud cerebral en general.

Los tratamientos emergentes pueden involucrar probióticos, cambios dietéticos o medicamentos específicos que apunten al intestino. Estas estrategias podrían ayudar a restaurar un microbioma saludable, reducir el estrés oxidativo y mejorar la función mitocondrial.

Conclusión

La enfermedad de Parkinson es un trastorno complejo con muchas partes en movimiento. La evidencia emergente sugiere que el microbioma intestinal juega un papel crucial en el desarrollo y progresión de la enfermedad. Además, la salud de las mitocondrias, responsables de la producción de energía en nuestras células, está íntimamente relacionada con la salud intestinal.

A medida que la investigación continúa, entender la interacción entre el microbioma intestinal, la función mitocondrial y la EP podría abrir nuevas avenidas para el tratamiento, dando esperanza a quienes están afectados por esta desafiante condición. Recuerda, nadie quiere experimentar los síntomas de la enfermedad de Parkinson, ¡pero la buena noticia es que los científicos están trabajando duro para descubrir formas de combatirla, una bacteria intestinal a la vez!

Fuente original

Título: The gut microbiome promotes mitochondrial respiration in the brain of a Parkinson's disease mouse model

Resumen: The pathophysiology of Parkinsons disease (PD) involves gene-environment interactions that impair various cellular processes such as autophagy, lysosomal function, or mitochondrial dysfunction. Specifically, mitochondria-associated gene mutations increase PD risk, mitochondrial respiration is altered in the PD brain, and mitochondrial-damaging toxins cause PD-like motor and gastrointestinal symptoms in animal models. The gut microbiome is altered in PD patients and represents an environmental risk, however a relationship between mitochondrial function and the microbiome in PD has not been previously established. Herein, we report that striatal mitochondria are functionally overactive in -synuclein-overexpressing (ASO) mice, a model of PD, and that microbiome depletion restores respiration and mitochondria-associated gene expression patterns to wild-type levels. ASO mice harboring a complex microbiome produce increased reactive oxygen species in the striatum whereas germ-free counterparts express elevated levels of antioxidant proteins that may buffer against oxidative damage. Indeed, antioxidant treatment improves motor performance in ASO mice and, remarkably, blocking oxidant scavenging in germ-free mice induces -synuclein-dependent motor deficits. Thus, the gut microbiome increases mitochondrial respiration and oxidative stress in the brain, which enhances motor symptoms in a mouse model of PD.

Autores: Livia H. Morais, Linsey Stiles, Milla Freeman, Anastasiya D. Oguienko, Jonathan D. Hoang, Jeff Jones, Baiyi Quan, Jack Devine, Justin S. Bois, Tsui-Fen Chou, Joanne Trinh, Martin Picard, Viviana Gradinaru, Sarkis K. Mazmanian

Última actualización: 2024-12-21 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.18.629251.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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