Un experimento que introduce bacterias humanas en ratones se reproduce la actividad cerebral humana y establece la relación entre la microbiota intestinal y el autismo, TDAH, trastorno bipolar y esquizofrenia
Desde hace años, la ciencia tiene indicios de que la microbiota intestinal influye en el cerebro a través del llamado eje intestino-cerebro. Diversos estudios han relacionado la composición de las colonias de microorganismos en el intestino con autismo, depresión o ansiedad. Faltaba una prueba experimental clara que mostrara causalidad durante el desarrollo cerebral, y además comparara especies con tamaños de cerebro distintos.
Un equipo de Northwestern y colaboradores usó un atajo ingenioso. Criaron ratones libres de gérmenes y los colonizaron con microbiota de tres primates: humana y de mono ardilla, ambos con cerebros relativamente grandes, y de macaco, con un cerebro más pequeño en relación a su cuerpo. Ocho semanas después, midieron cómo funcionaban sus cerebros.
Los cambios de la microbiota intestinal y el autismo, TDAH y esquizofrenia
En los ratones que recibieron microbios de primates de cerebro grande, el tejido cerebral expresaba más genes ligados a la producción de energía y a la plasticidad sináptica, el proceso físico que permite aprender. En los ratones con microbios de macaco esos programas se activaban menos. Es decir, los microbios, por sí solos, empujaban el cerebro del ratón hacia estados funcionales asociados a cerebros más flexibles y que consumían más.
La investigadora principal, Katie Amato, lo resumió con asombro: al comparar los datos de los ratones con bases de datos de cerebros humanos y de macaco, se repitieron los mismos patrones. Es decir, los microbios lograron que ciertos perfiles de expresión genética en el cerebro del ratón se parecieran a los del primate del que venían. Esta concordancia sugiere un papel directo de la microbiota en rasgos relevantes para la evolución del cerebro. «En otras palabras, conseguimos que los cerebros de los ratones se parecieran a los cerebros de los primates reales de los que procedían los microbios», dijo Amato.
El estudio también detectó algo que tienen potenciales aplicaciones clínicas. En los ratones colonizados con microbiota de primates de cerebro pequeño aparecieron firmas de expresión genética relacionadas con trastornos como TDAH, esquizofrenia, trastorno bipolar y autismo. Esto no demuestra que estas enfermedades nazcan de la microbiota, pero sí refuerza la hipótesis de que ciertos microbios, si actúan en momentos críticos del desarrollo, pueden desviar circuitos cerebrales y aumentar la vulnerabilidad. Amato lo plantea así: si el cerebro en crecimiento recibe microbios “equivocados”, su desarrollo cambia y pueden emerger síntomas de trastornos como el autismo.
Los microbios que alimentan al cerebro glotón
¿Por qué encaja esto con lo que ya sabíamos? En 2024, el mismo grupo mostró que la microbiota de primates de cerebro grande hacía que el huésped produjera y usara más energía, justo lo que exige un cerebro más caro de mantener. Ahora, en lugar de quedarse en el metabolismo periférico, han mirado al cerebro y han visto que la historia continúa allí. Aumentan los genes que fabrican ATP en las mitocondrias y los asociados a conexiones sinápticas más plásticas. El resultado encaja con la vieja “hipótesis del tejido costoso”, que sostiene que hacer crecer un cerebro grande requiere reconfigurar el resto del organismo para suministrarle combustible constante en cantidad suficiente.
El experimento usa ratones, lo que permite controlar dieta, ambiente y genética, y así aislar la variable microbiota. Los animales eran libres de gérmenes, una condición en la que nacen sin bacterias intestinales, y luego se introducen para colonizarlo de forma dirigida. Esto es algo que no se puede replicar con seres humanos, pero aún así, la coincidencia entre los perfiles de los ratones y los de primates sugiere que los mecanismos básicos son parecidos.
Queda ahora rastrear los metabolitos que viajan desde el tubo digestivo al cerebro, por ejemplo ácidos grasos de cadena corta, y ver cuáles son los mensajeros que encienden o apagan estos programas neuronales. Además, definir ventanas sensibles del desarrollo en las que la microbiota tiene más efecto, lo que abriría estrategias preventivas de enfermedades mentales. También hay que recordar que la microbiota es un ecosistema formado por comunidades complejas que trabajan en equipo y cambian con la dieta, los antibióticos y el entorno.
Nuestros microbios no solo ayudan a digerir. Probablemente moldearon, en parte, cómo funciona un cerebro de primate, y podrían seguir haciéndolo en cada infancia.
REFERENCIA
Primate gut microbiota induce evolutionarily salient changes in mouse neurodevelopment
