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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Flora antidepresiva.

Flora antidepresiva. - Quilo de Ciencia podcast - CienciaEs.com

Las investigaciones de los últimos años han desvelado que la microbiota, más conocida como flora intestinal, es en la práctica otro órgano más de nuestro organismo, que afecta a funciones y sistemas muy importantes, como el sistema inmunitario y el sistema nervioso. A pesar del indudable progreso realizado, una seria dificultad para avanzar más fácilmente en la investigación de la microbiota es que la mayoría de las bacterias de esta no pueden ser crecidas en el laboratorio, es decir, no pueden ser cultivadas fuera del intestino. Esto implica que no podemos generar en una placa de cultivo que contenga un medio nutritivo un número suficiente de estas bacterias, lo que de hecho impide investigar sobre ellas.
La razón por la que numerosas bacterias de la flora no pueden ser cultivadas es que muchas de ellas no solo viven en simbiosis con nosotros, sino también en simbiosis con otras bacterias de la microbiota. Esto quiere decir que necesitan de esas otras bacterias para recibir nutrientes esenciales que ellas fabrican y secretan al medio exterior. Identificar cuáles son los nutrientes que las diferentes especies de bacterias necesitan es, por tanto, indispensable para poder cultivarlas y estudiarlas en el laboratorio.

Identificar estos nutrientes no es fácil, pero una manera de conseguirlo es intentar cultivar sobre una placa de cultivo, con un medio nutritivo estándar, no una sino varias especies de bacterias de la flora al mismo tiempo. Si tenemos suerte, es posible que una de las especies que puedan crecer en ese medio produzca el o los nutrientes que otras necesitan, pero de los que el medio nutritivo carece. Si esto es así, estas segundas bacterias crecerán más despacio y siempre después y alrededor de las primeras, solo cuando estas hayan tenido tiempo de producir suficiente cantidad de nutriente para ellas. Esto permitirá identificar y cultivar a las bacterias productoras del nutriente que las bacterias no cultivables necesitan, identificar dicho nutriente, y añadirlo al medio de crecimiento de las bacterias no cultivables, lo que conducirá a que puedan ahora crecer y ser cultivadas en presencia de ese nutriente.

Utilizando este procedimiento, se pudo identificar que una de las clases de nutrientes esenciales para algunas bacterias del intestino son las quinonas, una familia de moléculas derivada del hidrocarburo benceno. Este tipo de moléculas no suelen ser nutrientes esenciales para otros organismos, lo que indica que los nutrientes esenciales para algunas de las bacterias del intestino pueden ser moléculas extrañas.
A pesar del descubrimiento anterior, todavía quedaban muchas especies de bacterias no cultivables en la microbiota. De hecho, muchas de estas han sido catalogadas en una lista como las bacterias más buscadas, porque son bacterias muy frecuentes en la microbiota que, sin embargo, no crecen fuera de ella. Por esta razón, el mismo grupo de investigadores que había descubierto que las quinonas eran nutrientes bacterianos decidió seguir aplicando el procedimiento anterior para identificar otros nutrientes que permitan cultivar nuevas especies de bacterias de la flora.

¿Felicidad bacteriana?

Su trabajo permitió identificar a una bacteria, llamada Bacteroides fragilis, que producía, al menos, una sustancia capaz de permitir el crecimiento de otra especie de bacteria a su alrededor. Por ello, se preparó un gran frasco de cultivo de B. fragilis y dos días después se usó el medio líquido en el que crecían para averiguar si la otra especie de bacteria podría crecer sola en él. Este medio de cultivo debería contener el nutriente que B. fragilis fabricaba y permitir el crecimiento de la otra bacteria, y esto fue lo que sucedió.
Una vez comprobado que B. frágilis fabricaba un nutriente y que lo expulsaba al medio donde crecía, se utilizó este medio para realizar análisis químicos encaminados a identificarlo. Los trabajos condujeron al sorprendente hallazgo de que el nutriente esencial fabricado por B. fragilis era el ácido gamma-amino butírico, más conocido en las esferas científicas como GABA, una molécula derivada del butano que, curiosamente, es un importantísimo neurotransmisor también producido por algunas neuronas y fundamental para el funcionamiento de ciertas sinapsis. Los científicos son capaces de averiguar que, además de B. fragilis, otras bacterias de la flora también producen GABA y lo secretan al exterior.
El hallazgo anterior sugería que, al producir GABA, algunas bacterias de la flora podían afectar al funcionamiento de ciertos circuitos neuronales cuyas sinapsis dependen de este neurotransmisor. De hecho, estudios anteriores en ratones de laboratorio mostraron que si tratamos con antibióticos a estos animales los niveles de GABA en la sangre disminuyen. Igualmente, ratones criados en condiciones de esterilidad de manera que carecen de flora intestinal también muestran menores niveles de GABA.
Bajos niveles de GABA se han visto asociados a importantes enfermedades del sistema nervioso, en particular a la depresión. Por esta razón, los investigadores estudian si pacientes afectados de esta enfermedad podrían tener bajos niveles de bacterias productoras de GABA en su flora intestinal. Para ello, recogen muestras de heces de 23 pacientes diagnosticados con depresión severa y analizan la proporción de bacterias productoras de GABA que se encuentran en ellas. Los pacientes son también sometidos a una resonancia magnética funcional de sus cerebros para analizar la actividad de zonas cerebrales bien conocidas implicadas en la depresión. Los resultados de estos estudios revelan una clara asociación entre la proporción de bacterias productoras de GABA y la actividad de estas zonas cerebrales, lo que sugiere que las bacterias de nuestra flora pueden ser un factor muy importante para nuestro estado de ánimo y salud mental.

Es pronto para poder afirmarlo, pero es posible que en el futuro la felicidad dependa en parte de tomar alimentos probióticos, como el yogur, eso sí, debidamente suplementados con las especies de bacterias más marchosas. ¿Quién lo hubiese podido imaginar hace solo unos años?

Referencia:
Philip Strandwitz et al (2019). GABA-modulating bacteria of the human gut microbiota. Nature Microbiology, https://doi.org/10.1038/s41564-018-0307-3

Más información en el Blog de Jorge Laborda.

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IX. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen X. Jorge Laborda
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