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Son diminutas, pero sin embargo, las bacterias intestinales pueden desempeñar un papel descomunal no solo en la salud digestiva del su huésped, sino también en su bienestar general. Esta es solo una de las conclusiones que se desprenden de un nuevo estudio titulado Modulation of olfactory behavior by a gut bacteria-produced neurotransmitter publicado en la revista Nature esta semana y en el cual se ahonda en el papel de las bacterias intestinales a la hora de modificar el comportamiento, influyendo en sus decisiones culinarias, de un nematodo conocido como Caenorhabditis Elegans.
«Estas bacterias intestinales literalmente hacen que su especie sea más sabrosa para el animal»
«Seguimos encontrando papeles sorprendentes para las bacterias intestinales que van más allá del estómago», afirma Robert Riddle, director del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares -NINDS- del Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos- NIH- que financió el estudio. «En este caso, las bacterias intestinales están influyendo en la forma en que el animal percibe su entorno y hacen que se mueva hacia una fuente externa de la misma bacteria. Estas bacterias intestinales literalmente hacen que su especie sea más sabrosa para el animal».
Michael O’Donnell, neurobiólogo de la Universidad de Brandeis y su equipo, querían saber ver si era posible que las bacterias intestinales controlaran el comportamiento de un animal huésped, por lo que se aventuraron a estudiar los efectos de las bacterias Providencia alcalifaciens -JUb39– i¡sobre gusanos de C. elegans, un nematodo ampliamente usado en investigación.
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Las bacterias son el alimento principal para estos nematodos, por lo que para averiguarlo, los investigadores midieron cómo los gusanos alimentados con diferentes cepas de bacterias reaccionaban al octanol, una molécula de alcohol secretada por algunas bacterias y que los gusanos normalmente evitan cuando está presente en altas concentraciones.
O’Donnell y sus colegas descubrieron que los gusanos cultivados junto a JUb39 presentaban menos probabilidades de evitar el octanol en comparación con los animales cultivados en otras bacterias. Curiosamente, descubrieron que las bacterias vivas JUb39 estaban presentes en el intestino de los gusanos que se movían hacia el octanol, lo que sugiere que el comportamiento puede estar determinado en parte por una sustancia producida por estas bacterias.
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A raiz de ello, los investigadores se propusieron saber cómo las bacterias ejercen control sobre los nematodos. «Pudimos conectar los puntos y determinar la vía completa que podría estar involucrada en este proceso», explica O’Donnell, quién está especializado en la relaciones entre microbios y sus hospedadores.
La tiranía de la tiramida
Según los investigadores, la tiramina es un compuesto orgánico del cerebro que puede desempeñar un papel importante en esta respuesta. En los gusanos, la tiramina se transforma en la octopamina, la cual se dirige a un receptor en las neuronas sensoriales que controla el comportamiento de evitación. Así, resultados del estudio sugirieren que la tiramina producida por bacterias aumentó los niveles de octopamina, lo que hizo que los gusanos fueran más tolerantes al octanol al suprimir su evasión.
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En un experimento inverso, los investigadores descubrieron que gusanos genéticamente modificados para no producir tiramina tampoco evitaron el octanol cuando fueron cultivados junto a JUb39. Esto sugiere que la tiramina producida por la bacteria puede ser capaz de compensar la tiramina endógena creada por los gusanos.
Otros experimentos adicionales demostraron de la misma manera que los gusanos cultivados en JUb39 preferían comer ese tipo de bacterias en lugar de otras fuentes de alimentos bacterianos, y la tiramina producida por la bacteria también fue necesaria para esta decisión. «De esta manera, las bacterias pueden tomar el control del proceso de toma de decisiones sensoriales del animal huésped, lo que afecta a sus respuestas a los olores y puede influir en la elección de los alimentos«, explica Piali Senguptaprofesora de biología en la Universidad de Brandeis y coautora del artículo.
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Estudios futuros identificarán sustancias químicas cerebrales adicionales producidas por bacterias que pueden estar involucradas en el cambio de otros comportamientos en gusanos, explican los autores. Se desconoce si combinaciones específicas de cepas bacterianas presentes en el intestino podrían dar como resultado diferentes respuestas a las señales ambientales. Y aunque los gusanos y los mamíferos comparten muchos genes y procesos bioquímicos, los autores también desconocen si existen mecanismos que puedan actuar de igual manera en los organismos superiores. Seguramente, este sea el gran horizonte que el equipo de O`Donnel espera alcanzar algún día.
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