Las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, el Parkinson y la ELA, afectan a millones de adultos, pero los científicos aún no saben cuál es la causa, lo que supone un importante obstáculo para desarrollar tratamientos o medidas preventivas.
Investigaciones recientes sugieren que las personas con estas enfermedades presentan cambios en la composición bacteriana de su tracto digestivo. Sin embargo, dada la gran diversidad de microbios que se encuentran en el cuerpo humano, identificar qué bacterias pueden estar asociadas a la neurodegeneración es como encontrar una aguja en un pajar. En busca de esa aguja, científicos de la Universidad de Florida están buscando en un lugar inesperado: el tracto digestivo de un diminuto gusano translúcido llamado ‘Caenorhabditis elegans’.
Una nueva investigación publicada en ‘PLOS Pathogens’ establece, por primera vez, un vínculo entre especies específicas de bacterias y manifestaciones físicas de enfermedades neurodegenerativas. La autora principal del estudio es Alyssa Walker, candidata al doctorado en microbiología y ciencias celulares de la Facultad de Ciencias Agrícolas y de la Vida de la UF/IFAS.
«Observar el microbioma es un enfoque relativamente nuevo para investigar las causas de las enfermedades neurodegenerativas. En este estudio, hemos podido demostrar que especies específicas de bacterias desempeñan un papel en el desarrollo de estas enfermedades», señala Daniel Czyz, asesor de tesis de Walker, autor principal del estudio y profesor adjunto del departamento de microbiología y ciencias celulares de la UF/IFAS.
«También demostramos que algunas otras bacterias producen compuestos que contrarrestan estas bacterias ‘malas’. Estudios recientes han demostrado que los pacientes con la enfermedad de Parkinson y de Alzheimer son deficientes en estas bacterias ‘buenas’, por lo que nuestros hallazgos pueden ayudar a explicar esa conexión y abrir un área de estudio futuro», añade.
Todas las enfermedades neurodegenerativas tienen su origen en problemas en el manejo de las proteínas en el organismo. Si las proteínas están mal plegadas, se acumulan en los tejidos. Estos agregados de proteínas, como los llaman los científicos, interfieren en el funcionamiento de las células y provocan trastornos neurodegenerativos. Czyz y sus coautores querían saber si la introducción de ciertas bacterias en los gusanos ‘C. elegans’ iría seguida de la agregación de proteínas en los tejidos de los gusanos.
«Eso es, de hecho, lo que observamos. Tenemos una forma de marcar los agregados para que brillen en verde bajo el microscopio. Vimos que los gusanos colonizados por ciertas especies de bacterias se iluminaban con agregados que eran tóxicos para los tejidos, mientras que los colonizados por las bacterias de control no lo hacían –explica Czyz–. Esto ocurría no sólo en los tejidos intestinales, donde están las bacterias, sino en todo el cuerpo de los gusanos, en sus músculos, nervios e incluso órganos reproductores».
Sorprendentemente, las crías de los gusanos afectados también mostraron un aumento de la agregación de proteínas, a pesar de que estas crías nunca se encontraron con las bacterias originalmente asociadas a la enfermedad. «Esto es muy interesante porque sugiere que estas bacterias generan algún tipo de señal que puede transmitirse a la siguiente generación», resalta Czyz. Los gusanos colonizados por las bacterias «malas» también perdieron movilidad, un síntoma común de las enfermedades neurodegenerativas.
«Un gusano sano se mueve rodando y dando vueltas. Cuando se coge un gusano sano, se desplaza rodando por el pico, un sencillo dispositivo que utilizamos para manipular estos diminutos animales. Pero los gusanos con la bacteria mala no podían hacerlo debido a la aparición de agregados de proteínas tóxicas», explica Walker, que desarrolló este método de evaluación. «Se podría comparar la púa con una carrera de obstáculos: al igual que una persona con una enfermedad neurodegenerativa tendrá problemas para cruzar, lo mismo ocurre con estos gusanos, sólo que a una escala mucho menor», añade Czyz.
«Los gusanos son muy delicados, así que se necesita una herramienta que no los dañe. Además, son transparentes y tienen un plan corporal sencillo. Estudios como el nuestro son posibles porque estos gusanos se alimentan normalmente de bacterias», explica Czyz.
«Los gusanos sólo miden un milímetro de largo y cada uno tiene exactamente 959 células –relata Czyz–. Pero, en muchos aspectos, se parecen mucho a los humanos: tienen intestinos, músculos y nervios, pero en lugar de estar compuestos por miles de millones de células, cada órgano es sólo un puñado de células. Son como tubos de ensayo vivos. Su pequeño tamaño nos permite hacer experimentos de forma mucho más controlada y responder a preguntas importantes que podremos aplicar en futuros experimentos con organismos superiores y, eventualmente, con personas».
En la actualidad, el laboratorio de Czyz está probando cientos de cepas de bacterias presentes en el intestino humano para ver cómo afectan a la agregación de proteínas en ‘C. elegans’. El grupo también investiga cómo las bacterias asociadas a la neurodegeneración provocan el mal plegamiento de las proteínas a nivel molecular. Czyz también está interesado en las posibles conexiones entre las bacterias resistentes a los antibióticos y el mal plegamiento de las proteínas.
«Casi todas las bacterias que encontramos asociadas al mal plegamiento de las proteínas están también asociadas a infecciones resistentes a los antibióticos en las personas. Sin embargo, harán falta muchos más años de investigación antes de que podamos entender qué conexión, si es que la hay, existe entre la resistencia a los antibióticos y las enfermedades neurodegenerativas», concluye Czyz.
