El eje microbiota – intestino – cerebro representa uno de los campos más fascinantes y prometedores de la investigación biomédica contemporánea. Es un sistema de comunicación bidireccional que conecta la microbiota intestinal, el sistema nervioso entérico y el sistema nervioso central. Esta red compleja desempeña un papel esencial en el mantenimiento del equilibrio fisiológico y la modulación de numerosos procesos, desde la inmunidad hasta la regulación del estado de ánimo.
En los últimos años, la atención se ha centrado especialmente en las alteraciones del microbiota asociadas con inflamación, trastornos cognitivos y enfermedades neurológicas. Aunque muchos mecanismos aún no están completamente aclarados, hoy resulta evidente que los microorganismos intestinales se comunican con el cerebro a través de múltiples vías integradas, influyendo en funciones complejas como emociones, sueño, memoria, percepción del dolor y metabolismo energético.
A continuación, una panorámica de los principales sistemas mediante los cuales el ecosistema intestinal se comunica con el cerebro.
Las vías de comunicación del eje microbiota – intestino – cerebro
El nervio vago
El nervio vago es una de las principales vías de comunicación entre el intestino y el cerebro. Sus fibras aferentes pueden detectar señales metabólicas e inmunitarias como neurotransmisores microbianos, ácidos grasos y citoquinas. Los metabolitos fisiológicos o potencialmente dañinos presentes en el intestino pueden activar estas señales o atravesar la barrera intestinal y la barrera hematoencefálica. Esto influye en la percepción del estrés, el dolor, el estado de ánimo y la respuesta inflamatoria.
El sistema inmunitario
La microbiota regula profundamente la actividad inmunitaria. Sus metabolitos y fragmentos microbianos modulan la producción de citoquinas. Cuando esta comunicación se altera, como ocurre en casos de disbiosis, puede instaurarse inflamación sistémica o neuroinflamación que contribuya a trastornos neurológicos y psiquiátricos.
El eje hipotálamo–hipófisis–adrenal (HPA)
El eje HPA es el regulador central de la respuesta al estrés. Su desregulación está implicada en los trastornos del estado de ánimo y suele asociarse con niveles más altos de cortisol y mediadores inflamatorios. Estructuras neurales como la amígdala desempeñan un papel clave en el procesamiento emocional. Las bacterias pueden influir en su anatomía y fisiología, permitiendo explicar muchos factores emocionales y relacionados con el estrés atribuibles al microbioma.
Las alteraciones en las vías de comunicación entre microbiota y cerebro pueden desencadenar una respuesta inflamatoria. Algunos microorganismos patógenos producen metabolitos que estimulan la producción de citoquinas y favorecen la inflamación en el sistema nervioso central, contribuyendo al desarrollo de trastornos neurológicos. Procesos cognitivos y emocionales alterados pueden aparecer junto con la disbiosis intestinal.
Metabolitos microbianos neuroactivos en el eje microbiota–intestino–cerebro
El equilibrio de la microbiota intestinal influye en el bienestar del sistema nervioso mediante la producción o modulación de neurotransmisores, uno de los mecanismos más estudiados.
Serotonina
La serotonina es fundamental para el control de emociones, sueño, apetito y percepción del dolor. Su precursor, el triptófano, depende también del estado de la microbiota. De hecho, alrededor del 90% de la serotonina total se encuentra en el tracto gastrointestinal y solo el 10% en el cerebro.
AGCC (ácidos grasos de cadena corta)
El acetato, propionato y butirato se producen por la fermentación de fibras. Pueden atravesar la barrera intestinal y la barrera hematoencefálica, influir en la liberación de neurotransmisores y modular la función inmunitaria. El butirato se asocia, en particular, con:
- reducción de la inflamación,
- mejora de la sensibilidad a la insulina,
- regulación del apetito mediante GLP-1 y PYY.
Dopamina
La dopamina es la catecolamina más abundante en el cerebro. Se sintetiza a partir de la tirosina alimentaria y atraviesa la barrera hematoencefálica. Más del 50% de la dopamina corporal se produce en el intestino. Algunas bacterias, como Staphylococcus spp., pueden convertir L-DOPA en dopamina.
GABA
El GABA es el principal neurotransmisor inhibitorio. Regula la excitabilidad neuronal e influye en varios procesos relacionados con el estado de ánimo.
Muchos lactobacilos y bifidobacterias sintetizan GABA a partir de glutamato. El GABA microbiano puede atravesar la barrera intestinal e interactuar con receptores del sistema entérico y del nervio vago, influyendo así en el sistema nervioso central y gastrointestinal.
Microbiota, sueño y equilibrio neuroendocrino
La microbiota influye en la calidad del sueño gracias a neurotransmisores implicados en el ritmo sueño–vigilia. Por ejemplo, Lactobacillus y Bifidobacterium convierten el glutamato en GABA, afectando a la regulación del sueño y a los procesos de memoria.
Clostridium sporogenes participa en la producción de 5-hidroxitriptófano, precursor de la serotonina. Otros microorganismos intervienen en la síntesis de histamina, neurotransmisor excitatorio y regulador de la reactividad autoinmune.
Microbiota y neurodegeneración
El eje microbiota – intestino – cerebro desempeña un papel importante en la patogénesis de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Los estudios preclínicos muestran que la disbiosis puede contribuir a la neuroinflamación crónica, la producción de radicales libres y la acumulación de proteínas tóxicas.
En el Parkinson, los síntomas gastrointestinales pueden preceder a los neurológicos durante muchos años, lo que confirma que las alteraciones del microbiota pueden predecir el deterioro cognitivo y motor.
Microbiota, ansiedad y depresión
La inflamación crónica es un factor clave en los trastornos psiquiátricos. La microbiota forma parte de este mecanismo porque modula la actividad inmunitaria y la producción de metabolitos relacionados con el estado de ánimo.
En sujetos predispuestos, ciertos estímulos ambientales pueden provocar una activación excesiva de las células inmunitarias, generando inflamación crónica y contribuyendo al desarrollo de trastornos neuropsiquiátricos. La disbiosis, casi siempre asociada con mayor inflamación, puede alterar la producción de serotonina, mecanismo vinculado a ansiedad y depresión.
Microbiota, defensas inmunitarias y metabolismo energético
Una microbiota alterada influye también en el metabolismo energético. Muchos procesos relacionados con la gestión de la glucosa y la sensación de hambre dependen del metabolismo microbiano.
En el síndrome metabólico es frecuente observar una reducción de bacterias productoras de butirato como Faecalibacterium y Roseburia. Los AGCC interactúan con receptores que regulan la saciedad y la motilidad intestinal, estimulando la secreción de GLP-1 y PYY. Los niveles de butirato se correlacionan negativamente con la glucemia en ayunas, mientras que el propionato se asocia con una mejor sensibilidad a la insulina.
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Para profundizar
- Barrio C, Arias-Sánchez S, Martín-Monzón I. The gut microbiota-brain axis, psychobiotics and its influence on brain and behaviour: A systematic review. Psychoneuroendocrinology. 2022 Mar;137:105640. doi: 10.1016/j.psyneuen.2021.105640. Epub 2021 Dec 17. PMID: 34942539.
- dos Santos, A.; Galiè, S. The Microbiota–Gut–Brain Axis in Metabolic Syndrome and Sleep Disorders: A Systematic Review. Nutrients 2024, 16, 390. https://doi.org/10.3390/nu16030390
- Mihailovich, M.; Soković Bajić, S.; Dinić, M.; Đokić, J.; Živković, M.; Radojević, D.; Golić, N. Cutting-Edge iPSC-Based Approaches in Studying Host—Microbe Interactions in Neuropsychiatric Disorders. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 10156. https://doi.org/10.3390/ijms251810156
