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Predisposición de cambios de la microbiota intestinal en relación a dos enfermedades neurodegenerativas: Parkinson y Alzheimer

Predisposición de cambios de la microbiota intestinal en relación a dos enfermedades neurodegenerativas: Parkinson y Alzheimer

Autora principal: Jeydy Viviana Aroca Cobos

Vol. XVIII; nº 11; 507

Predisposition of changes in the intestinal microbiota in relation to two neurodegenerative diseases: Parkinson’s and Alzheimer’s

Fecha de recepción: 16/05/2023

Fecha de aceptación: 06/06/2023

Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XVIII. Número 11 Primera quincena de Junio de 2023 – Página inicial: Vol. XVIII; nº 11; 507

Autores:

  1. Jeydy Viviana Aroca Cobos
  2. Yerliz Katerinne Fragozo Cadena
  3. Alexis Gafaro Montejo

Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca

Programa de Bacteriología y Laboratorio Clínico

Bogotá D.C, Colombia

Resumen

La adecuada y balanceada alimentación es papel clave para la prevención de algunas condiciones que afectan la salud de los seres humanos, debido a que nuestro organismo necesita de nutrientes especiales para mantener el buen funcionamiento de los órganos y sistemas, incluso, es de gran importancia para mantener la microbiota intestinal (flora bacteriana normal) que nos ayuda a la regulación del equilibrio microbiano, evitando así patologías asociadas a infecciones por microorganismos patógenos dadas por cambios en la microbiota intestinal. Estudios realizados anteriormente mencionan que los cambios en la microbiota intestinal  se desarrollan a partir de distintos factores, uno de estos factores corresponde a  la alimentación de cada individuo y que dependiendo de está, es posible que se presente en algún momento de la vida cierta disbiosis en la microbiota intestinal, generando cambios en el metabolismo y/o en la  cantidad de microorganismos que hacen parte fundamental de la microbiota intestinal del individuo, como consecuencia dicha alteración afectará la comunicación bidireccional  del eje microbiota – intestino – cerebro.

La disbiosis de la microbiota intestinal está relacionada con la aparición de enfermedades neurodegenerativas o en su defecto puede presentarse en cualquier etapa de la  enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, entre otras. Finalmente de allí la importancia de profundizar en este tema que en los últimos años ha sido relevante ya que las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad Alzheimer y  Parkinson son de gran incidencia a nivel mundial.

Palabras clave: Enfermedad de Alzheimer, Enfermedad de Parkinson, microbiota intestinal, SNC, disbiosis, gastrointestinal, metabolismo.

Abstract

Adequate and balanced nutrition plays a key role in the prevention of some conditions that affect the health of human beings, because our body needs special nutrients to maintain the proper functioning of organs and systems, including, it is of great importance to maintain the intestinal microbiota (normal bacterial flora) that helps us to regulate the microbial balance, thus avoiding pathologies associated with infections by pathogenic microorganisms caused by changes in the intestinal microbiota. Previous studies have mentioned that changes in the intestinal microbiota develop as a result of different factors. One of these factors corresponds to the diet of each individual and that depending on this, it is possible that at some point in life a certain dysbiosis in the intestinal microbiota may occur, presenting changes in the metabolism and/or in the amount of microorganisms that are a fundamental part of the intestinal microbiota of the individual, as a consequence such alteration will affect the bidirectional communication of the microbiota – intestine – brain axis.

The dysbiosis of the intestinal microbiota is related to the appearance of neurodegenerative diseases or, alternatively, it can occur at any stage of Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, among others. Finally, it is important to deepen in this topic that in recent years has been relevant since neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease are of great incidence worldwide.

Keywords: Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, gut microbiota, SNC, dysbiosis, gastrointestinal, metabolism.

Los autores de este manuscrito declaran que:

Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses

La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).

El manuscrito es original y no contiene plagio.

El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.

Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.

Han preservado las identidades de los pacientes.

Introducción

Las enfermedades neurodegenerativas que se han considerado las más frecuentes en el mundo corresponden a la enfermedad de Alzheimer (EA) y la enfermedad de Parkinson (EP), cada una con una fisiopatología en particular. Sin embargo, en diversos estudios se ha demostrado que el desarrollo de ciertas enfermedades neurodegenerativas está estrechamente relacionado con la alteración  en la microbiota intestinal. Ahora bien, para entender esta relación entre las enfermedades neurodegenerativas y la microbiota intestinal es importante hablar del eje microbiota- intestino – cerebro (MIC), puesto que es de gran importancia porque allí se encuentran incluidas las vías neuronales, inmunitarias, endocrinas y metabólicas.

Por otra parte, la posible predisposición hacia el padecimiento de estas dos enfermedades con relación al cambio en la microbiota intestinal normal, puede ocurrir cuando hay una alteración en el metabolismo de algunos microorganismos que hacen parte de la flora intestinal normal del ser humano, ya que sus metabolitos y productos resultantes, involucran la modulación inmune del sistema nervioso central y al verse alterada o al existir un cambio brusco y constante en ella es cuando afecta en la comunicación bidireccional entre el SNC y el tracto gastrointestinal dando lugar al posible desarrollo de algunos desórdenes neurológicos como pueden ser las enfermedades de interés que serán analizadas a lo largo de esta revisión (Enfermedad de Alzheimer  y Enfermedad de Parkinson).

Enfermedad de Alzheimer (EA)

La enfermedad de Alzheimer (EA) se considera la enfermedad neurodegenerativa más común que afecta con frecuencia a personas mayores de 60 años, cuya incidencia es mayor en mujeres que en hombres, en la actualidad no hay una cifra exacta de la prevalencia de la Enfermedad de Alzheimer en Colombia, sin embargo un estudio realizado por la Universidad de Icesi estimó para el año 2020, 342.956 personas mayores de 60 años sufrirán de algún tipo de demencia, de las cuales 258.498 de ellos tendrán enfermedad de Alzheimer, cuya incidencia será mayor en mujeres. Es importante recalcar que la EA puede desarrollarse por factores genéticos y ambientales, por lo tanto se  desencadena una sintomatología particular como pérdida de la memoria, demencia, desorientación espacial, desórdenes en la conducta y la personalidad, entre otros.

En las personas sanas, gracias a la señalización neuronal y el correcto funcionamiento de las células del SNC es posible llevar a cabo diferentes funciones cognitivas que corresponden a procesos mentales como atención, orientación, memoria y habilidades visoespaciales; en la EA este equilibrio saludable y la captación de estímulos tanto externos como internos, se ve afectado por la acumulación previa a la aparición de las proteínas β amiloide y Tau, las cuales crean un ambiente tóxico en el cerebro que impide que este funcione adecuadamente. En el cerebro la proteína β amiloide se agrupa en placas que con el tiempo se acumulan lentamente entre las neuronas, por otro lado la proteína Tau anómala se acumula en el cerebro y forma ovillos neurofibrilares; es importante recalcar que a medida que la proteína β amiloide llega a un punto crítico de acumulación paralelamente la proteína Tau se propaga con rapidez, dando paso a que la enfermedad de Alzheimer se desarrolle con mayor facilidad, afectando la calidad de vida del paciente (1).

Enfermedad de Parkinson (EP)

De acuerdo a la publicación de la Revista Colombiana de Medicina Física y Rehabilitación “Caracterización  funcional y calidad de vida en pacientes con enfermedad de Parkinson”, en Colombia los estudios epidemiológicos realizados en el año 2020, señalan que la prevalencia de la Enfermedad de Parkinson (EP) es de 4,7 personas (que padecen la enfermedad neurodegenerativa) en relación a cada 1.000 personas de 50 años en adelante, con una incidencia un poco mayor en hombres que en las mujeres, esta enfermedad es una de las enfermedades causantes de alteraciones motoras del ser humano, debido a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas, que son las encargadas de la producción de dopamina y que hacen parte de la función de procesos biológicos importantes como la movilidad, la motricidad y el mantenimiento adecuado de la función intelectual del ser humano (2).

El padecimiento de la EP puede deberse a diferentes causas clínicas y situaciones en las que los seres humanos estamos expuestos alguna vez en la vida o frecuentemente, así como lo son las exposiciones prolongadas o moderadas a plaguicidas, contaminación atmosférica, productos industriales, cambios en los factores genéticos, hábitos, entre otros, que finalmente pueden generar un aumento del riesgo y predisposición a desencadenar la degeneración neuronal y por ende la enfermedad de Parkinson.

En la EP, las neuronas que se dañan y mueren progresivamente son las dopaminérgicas, estas son las encargadas de la producción de dopamina, una sustancia de gran importancia para el sistema nervioso central, ya que su función es neurotransmisora con otras neuronas y permite la regulación de distintas funciones motoras, conductuales y de comunicación neuroendocrina de los seres humanos; estas neuronas se encuentran ubicadas en la región del cerebro denominada “ganglios basales”, siendo la región encargada de intervenir con el SNC, ya que estos ganglios se encargan de ayudar a suavizar los movimientos musculares, la supresión de los movimientos que son involuntarios y en especial a coordinar los cambios posturales, ya que transportan las órdenes o impulsos dadas por la corteza cerebral hacia el tálamo de forma bidireccional, ya que es quien recibe y transmite dicha información (3).

Sintomatología

A lo que respecta la sintomatología de ambas enfermedades neurodegenerativas, estas son similares en el sentido de que afectan la autonomía con la cual las personas tienen la capacidad de desenvolverse en la vida cotidiana con la ejecución de distintas actividades, adicionalmente tanto para la enfermedad de Alzheimer como la enfermedad de Parkinson es relevante que hay un deterioro cognitivo, el cual tiene que ver con alteraciones cerebrales que inciden en la pérdida de memoria  (EA)  y la motricidad (EP). Por otro lado, es imprescindible mencionar que los síntomas característicos de cada enfermedad neurodegenerativa van desarrollándose progresivamente, afectando la calidad de vida de aquellas personas que padecen  cualquiera de estas dos enfermedades. Los síntomas de la enfermedad de Alzheimer constan de 7 fases de deterioro cognitivo descritas en la escala de GDS (Global Deterioration Scale de Reisberg), las cuales se especifican en la tabla N° 1 (4).

Los síntomas de la enfermedad de Parkinson se desarrollan debido a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas, comprometiendo la capacidad motora del individuo, dichos síntomas se describen en 5 fases  descritas en la tabla N° 2 (5).

Eje microbiota- intestino- cerebro

En el intestino habitan millones de microorganismos, algunos necesarios para el equilibrio gastrointestinal y otros microorganismos patógenos con capacidad de colonizar el intestino y causar  diversas  enfermedades. Ahora bien, acorde a la investigación científica se ha demostrado que es altamente probable que la disbiosis intestinal está estrechamente relacionada con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, puesto que cuando hay una alteración en la microbiota intestinal directamente afecta la permeabilidad de la barrera intestinal,  así mismo productos tales como neurotoxinas, lipopolisacáridos proinflamatorios que son secretados por ciertos microorganismos, estos productos migran hacía el cerebro atravesando la barrera hematoencefálica, produciendo finalmente neuroinflamación.  Por ende se habla de una comunicación bidireccional entre la microbiota intestinal y el cerebro mediante el eje microbiota- intestino- cerebro, el cual comprende vías neuronales e inmunitarias (6).

La microbiota intestinal de los seres humanos abarca una gran cantidad de microorganismos, sin embargo es importante hacer énfasis en el comportamiento de aquellos microorganismos implicados en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Tanto en la EA como en la EP es evidente que hay una disminución significativa de la bacterias beneficiosas productoras de butirato, dicho evento conlleva a una alteración en la permeabilidad intestinal, lo cual genera inflamación. En pacientes con enfermedad de Alzheimer se ha encontrado en muestras de heces fecales poblaciones bacterianas de  Escherichia y Shigella, con respecto a pacientes con enfermedad de Parkinson; es relevante el aumento de bacterias productoras de metano y patógenos oportunistas. Cabe recalcar que en ambas enfermedades neurodegenerativas, la neuroinflamación se da debido a la secreción  de neurotoxinas desde el intestino, las cuales se liberan en el torrente sanguíneo hasta comprometer  el cerebro y producir daño cerebral, es decir, dicha afectación corresponde a la comunicación bidireccional entre el intestino y el cerebro, la toxina bacteriana que se destaca es el lipopolisacárido (LPP) producido por las bacterias de la familia Enterobacteriaceae, esta toxina “compromete la integridad de la barrera intestinal dañando directamente las células epiteliales intestinales, alterando la respuesta inmune y proinflamatoria, generando daño en la barrera hematoencefálica y produciendo neuroinflamación” 3.

Predisposición de cambios de la microbiota intestinal

El interés por la microbiota intestinal (MI) en relación al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, es debido a la falta de medidas terapéuticas, más específicamente la producción de medicamentos que  controlen o eviten la aparición de estas enfermedades, es por ello que recientemente en diversas investigaciones se ha realizado el estudio de muestras fecales de pacientes con EA y EP, en las cuales se han encontrado  cambios en la microbiota intestinal, en consecuencia, dicha disbiosis incide en la disminución de bacterias intestinales beneficiosas, así mismo los proteínas, metabolitos y toxinas al transportarse por la sangre conllevan a modificaciones inmunes que afectan el correcto funcionamiento del sistema nervioso, por lo tanto la disbiosis de la microbiota intestinal afecta el equilibrio gastrointestinal, surgiendo un vínculo neuropatológico y una predisposición al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

Ahora bien, la disbiosis de la microbiota intestinal no ocurre cuando se diagnostica a un paciente con alguna enfermedad neurodegenerativa sino que con el tiempo se desarrolla ya sea por factores tales como abuso de antibióticos, alimentación inadecuada o procesos inflamatorios que paulatinamente van alterando la microbiota intestinal, es decir la disbiosis de la microbiota intestinal es un evento previo y contribuye a la aparición de la enfermedad (6).

En cierto modo, se conoce que todos los sistemas biológicos del ser humano funcionan acorde a la necesidad del ser y su especificidad (ya que contamos con un sistema específico para las partes anatómicas del cuerpo y los órganos), sin embargo, es preciso mencionar que todos ellos trabajan en conjunto, ya que ninguno deja de funcionar para que el otro lo pueda hacer, es por esta razón que al existir una disbiosis en la microbiota intestinal hay una respuesta simultánea en todos los sistemas que repercute sobre todo en el sistema endocrino, digestivo y nervioso, dando lugar a largo plazo a las alteraciones neurológicas como  en el EP y EA que han sido objeto de estudio en esta revisión.

Alimentación de los seres humanos y su relación con los cambios en la microbiota intestinal   

En relación con los estudios realizados algunos años atrás, señalan que los factores dietéticos del ser humano que tienen capacidad protectora a largo plazo respecto a las enfermedades neurodegenerativas de interés en esta revisión (EA y EP), estos son los alimentos que tienen algunas sustancias que se consumen por lo general con frecuencia en la vida diaria, son los alimentos que contienen antioxidantes,  vitaminas y ácidos grasos insaturados , ahora bien respecto a la relación nutricional con la degeneración neuronal causante de las EA y EP, una de las causas mayores que son predisponentes para padecerlas son aquellos alimentos consumidos en grandes cantidades y casi que a diario, que tienen alto contenido en sodio, ácidos grasos saturados, alcohol, entre otros; este tipo de alimentos puede generar una mayor concentración y por tanto mayor acumulación en el tracto gastrointestinal conectado con el eje microbiota-intestino-cerebro causando a largo plazo un cambio o trastorno en el cerebro de las personas y daño en la función neuronal (7).

Si bien sabemos, la base de una vida saludable son los hábitos que tenemos a lo largo de nuestras vidas, es decir, los alimentos que consumimos, la actividad física que realizamos, la exposición a diferentes ambientes, entre otros; por lo tanto es preciso decir que cuando el ser humano lleva una vida sedentaria tiene mayor riesgo de desencadenar diferentes patologías crónicas en la vida adulta, sin mencionar los factores genéticos con los que ya se nace, puesto que no son modificables pero algunos prevenibles y como lo es en este caso, enfermedades neurodegenerativas consecuencia de la ingesta frecuente de alimentos aparentemente inofensivos pero que con el pasar del tiempo permiten cambios negativos en la microbiota intestinal y sobre todo la salud física y mental produciendo grandes afecciones ; la certeza de la relación directa entre la microbiota intestinal normal y el desencadenante de las enfermedades neurodegenerativas es claramente la disbiosis, ya que ese desequilibrio bacteriano es quien da lugar a las afecciones del sistema digestivo las cuales repercuten en el eje intestino – cerebro, por lo tanto, si hay un aumento en el crecimiento bacteriano y este es patógeno, las sustancias segregadas por dichos microorganismos y el inicio de la disbiosis son acciones de alto riesgo ya que estas pueden migrar hacía el cerebro atravesando la barrera hematoencefálica y de esta forma producir neuroinflamación a largo plazo dejando secuelas en el sistema nervioso central causantes y desencadenantes de la sintomatología que presentan los pacientes acorde con la EP y EA.

Bacterias implicadas, disbiosis intestinal y proceso neuroinmune

El ser humano está expuesto a infinidad de microorganismos en el transcurso de la vida después del nacimiento, sin embargo, no todos son patógenos debido a que por naturaleza, algunos de ellos son  flora normal del  cuerpo que actúan en beneficio propio. La microbiota intestinal  que habita en el tracto gastrointestinal es tan indispensable, ya que estos microorganismos tienen la capacidad de producir por medio de su metabolismo  ciertos metabolitos que regulan en gran parte  la función del sistema digestivo.  La microbiota intestinal ha sido objeto de estudio recientemente debido a que en el momento en que se presenten cambios anormales en la misma, es decir una disbiosis, esta se convierte en un factor de predisposición al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la Enfermedad de Alzheimer, Enfermedad de Parkinson, Esclerosis lateral múltiple y Esclerosis múltiple.

La microbiota intestinal cumple funciones clave en el tracto gastrointestinal, de las cuales, las principales son regular la homeostasis intestinal, recubrir el epitelio intestinal junto con otras moléculas como por ejemplo los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), secretar metabolitos que  intervienen  en procesos inmunes y mantener la barrera intestinal, entre otros. Por ende, si hay cambios específicos en la composición de la microbiota intestinal, todas las funciones en la que está implicada van a verse afectadas  ocasionando la alteración de la barrera intestinal,  aumento de la permeabilidad de la mucosa, cuya consecuencia será la translocación bacteriana que conllevará a una diseminación sistémica. Por consiguiente, la disbiosis intestinal y el aumento de la permeabilidad intestinal promueven el desarrollo de procesos neuroinflamatorios, esto da lugar a afecciones intestinales que de manera ascendente  y descendente (Eje microbiota- intestino- cerebro) van a desencadenar en la  neuroinflamación  y finalmente neurodegeneración del SNC (8).

Las especies bacterianas dominantes en el tracto gastrointestinal comprenden 4 filos, los cuales son: Bacteroides, Firmicutes, Actinobacterias y Proteobacterias. Es importante mencionar que la microbiota intestinal y el sistema inmune entérico comprenden una red integrada que interactúa mutuamente, sin embargo al presentarse alguna alteración  que conlleve a la disbiosis intestinal, esta dejará de ser estable y  provocará afectaciones gastrointestinales que irán  apareciendo progresivamente en cada una de las fases del proceso neurodegenerativo de la enfermedad del Alzheimer,  la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades (8).

En la tabla N° 3 se puede apreciar el trastorno neurológico, los principales cambios en la microbiota intestinal y el funcionamiento del sistema neuroinmune entérico, además las alteraciones morfofuncionales de la barrera epitelial intestinal y  respuestas inflamatorias neuroinmunes intestinales, determinantes en la fisiopatología de las enfermedades neurodegenerativas (8).

Conclusión

Tras la revisión de los aspectos más importantes de la relación en la microbiota intestinal respecto a las dos enfermedades neurodegenerativas de interés (EA y EP) es preciso decir que tanto los factores  ambientales, nutricionales y genéticos inciden en los cambios de la microbiota intestinal y por lo tanto también respecto a la predisposición a las enfermedades neurodegenerativas abordadas (EA y EP); es decir que la alteración de estos factores son consecuencia de  los hábitos  que cada individuo tiene  a lo largo de su vida y son factor de riesgo predisponente, según lo mencionan así los estudios que se han realizado e investigado durante esta revisión, adicionalmente se  ha dado a conocer la gran conexión que hay entre la microbiota intestinal y el cerebro, cuyo mecanismo de funcionamiento corresponde al sistema bidireccional del eje microbiota- intestino- cerebro siendo parte fundamental para el desarrollo de las actividades diarias del ser humano.

Ver anexo

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