Microbiota y su influencia en las enfermedades neurodegenerativas: conexiones entre el eje intestino-cerebro y la salud neurológica
Autor principal: Raúl Zeledón Mayorga
Vol. XX; nº 05; 167
Microbiota and its influence on neurodegenerative diseases: connections between the gut-brain axis and neurological health
Fecha de recepción: 30/01/2025
Fecha de aceptación: 03/03/2025
Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XX. Número 05 Primera quincena de Marzo de 2025 – Página inicial: Vol. XX; nº 05; 167
Autores:
Dr. Raúl Zeledón Mayorga
Microbiólogo, investigador Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0000-0002-3196-4932
Dra. Yendri Ramírez Alpízar
Microbióloga, investigadora Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0009-0001-2778-519X
Dra. María José Alfaro Vellanero
Microbióloga, investigadora Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0000-0002-9738-7103
Dra. Paola Sánchez Traña
Microbióloga, investigadora Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0009-0003-9628-8845
Dra. Karla Robleto López
Microbióloga, investigadora Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0009-0005-6807-9485
Dra. María Gabriela Gutiérrez Obando
Microbióloga, investigadora Independiente. San José, Costa Rica.
Orcid: 0009-0001-9470-5137
Correspondencia:
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.
Resumen:
La microbiota intestinal juega un papel fundamental en la salud general al influir en procesos metabólicos, inmunitarios y cognitivos. Su interacción con el cerebro a través del eje intestino-cerebro ha atraído atención debido a su posible implicación en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, el Parkinson, la esclerosis múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica. Este eje conecta el intestino con el cerebro mediante vías neurales, endocrinas e inmunológicas, y puede afectar la neuroinflamación y otras alteraciones patológicas asociadas con las enfermedades neurodegenerativas. La disbiosis, o desequilibrio microbiano, se ha relacionado con la inflamación sistémica que contribuye al desarrollo de estas enfermedades.
La microbiota regula las respuestas inmunológicas y modula la producción de neurotransmisores, lo que la convierte en un factor crucial en la progresión de las enfermedades neurodegenerativas. Alteraciones en la composición de la microbiota, como en el Alzheimer y el Parkinson, se vinculan con la acumulación de proteínas tóxicas y el aumento de la neuroinflamación. Además, factores como la dieta, el estrés y el uso de antibióticos pueden modificar la microbiota, afectando directamente la salud neurológica.
Terapias emergentes, como el trasplante de microbiota fecal y el uso de probióticos y prebióticos, ofrecen nuevas opciones para tratar las enfermedades neurodegenerativas, restaurando el equilibrio microbiano y reduciendo la inflamación. Sin embargo, se requieren más estudios longitudinales y ensayos clínicos para validar su eficacia y comprender mejor las dinámicas de la microbiota en estas enfermedades. Los avances en la medicina personalizada podrían permitir tratamientos más precisos y efectivos, adaptados a las necesidades individuales de los pacientes.
Palabras clave: Microbiota intestinal, Eje intestino-cerebro, Enfermedades neurodegenerativas, Disbiosis, Neuroinflamación, Alzheimer.
Abstract:
The gut microbiota plays a fundamental role in overall health by influencing metabolic, immune, and cognitive processes. Its interaction with the brain through the gut-brain axis has attracted attention due to its possible involvement in neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s, Parkinson’s, multiple sclerosis, and amyotrophic lateral sclerosis. This axis connects the gut to the brain through neural, endocrine, and immunological pathways, and can affect neuroinflammation and other pathological alterations associated with neurodegenerative diseases. Dysbiosis, or microbial imbalance, has been linked to systemic inflammation that contributes to the development of these diseases.
The microbiota regulates immune responses and modulates neurotransmitter production, making it a crucial factor in the progression of neurodegenerative diseases. Alterations in the composition of the microbiota, such as in Alzheimer’s and Parkinson’s, are linked to the accumulation of toxic proteins and increased neuroinflammation. Furthermore, factors such as diet, stress and antibiotic use can modify the microbiota, directly affecting neurological health.
Emerging therapies, such as fecal microbiota transplantation and the use of probiotics and prebiotics, offer new options to treat neurodegenerative diseases, restoring microbial balance and reducing inflammation. However, further longitudinal studies and clinical trials are required to validate their efficacy and better understand the dynamics of the microbiota in these diseases. Advances in personalized medicine could allow for more precise and effective treatments, tailored to the individual needs of patients.
Keywords: Gut microbiota, Gut-brain axis, Neurodegenerative diseases, Dysbiosis, Neuroinflammation, Alzheimer’s.
Introducción:
La microbiota intestinal desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la salud general al influir en los procesos metabólicos, las respuestas inmunitarias y las funciones cognitivas. Un elemento clave en esta conexión es el eje intestino-cerebro, una red de comunicación bidireccional que conecta el intestino con el cerebro. Este eje ha despertado un gran interés debido a su posible participación en enfermedades neurodegenerativas (END) como el Alzheimer y el Parkinson, que representan un desafío creciente para la salud global por su alta prevalencia e impacto significativo en la calidad de vida. Comprender cómo la microbiota influye en estas enfermedades a través del eje intestino-cerebro podría abrir nuevas vías para el desarrollo de estrategias terapéuticas (1; 2).
La importancia de la microbiota intestinal en el mantenimiento de la salud general está ampliamente documentada. Esta comunidad diversa de microorganismos regula funciones esenciales del cuerpo, como el metabolismo y la actividad del sistema inmunológico, lo que subraya su papel en la homeostasis (1). Cuando se produce una disbiosis, es decir, un desequilibrio en las comunidades microbianas, pueden desencadenarse procesos de inflamación sistémica que han sido vinculados con diversas enfermedades, incluidas las neurodegenerativas (1).
El eje intestino-cerebro se define como un sistema de interacción compleja entre la microbiota intestinal, el sistema inmunológico y el sistema nervioso central (2). La comunicación en este eje ocurre a través de vías neurales, endocrinas e inmunológicas, donde el nervio vago desempeña un papel crucial en la transmisión de señales (3).
Las END representan un importante desafío para la salud global. Caracterizadas por el daño progresivo de las neuronas, estas patologías son una de las principales causas de morbilidad y mortalidad en todo el mundo. Su patogénesis es compleja y multifactorial, involucrando procesos como la neuroinflamación y la alteración de la barrera hematoencefálica (4).
El objetivo de este artículo es explorar y analizar las evidencias científicas más recientes sobre la interacción entre la microbiota intestinal y las enfermedades neurodegenerativas, destacando los mecanismos del eje intestino-cerebro, las alteraciones microbianas asociadas con patologías específicas como el Alzheimer, Parkinson, esclerosis múltiple y esclerosis lateral amiotrófica, y el impacto de los factores modificadores de la microbiota en la prevención y manejo de estas enfermedades. Además, se busca discutir el potencial terapéutico de intervenciones basadas en la microbiota y señalar las perspectivas futuras y desafíos en este campo emergente.
Metodología:
Para el diseño de esta investigación sobre la microbiota y su influencia en las enfermedades neurodegenerativas, con un enfoque en las conexiones entre el eje intestino-cerebro y la salud neurológica, se llevó a cabo una revisión bibliográfica exhaustiva. Esta revisión incluyó aspectos clave como la definición y relevancia del eje intestino-cerebro, el papel de la microbiota en la salud general, su impacto en las END y las perspectivas terapéuticas emergentes. Se consultaron bases de datos científicas reconocidas, como PubMed, Scopus y Web of Science, debido a su alta calidad y relevancia en temas de salud, microbiología y neurociencias.
Se aplicaron rigurosos criterios de inclusión y exclusión para garantizar la calidad y pertinencia de la información seleccionada. Los criterios de inclusión consideraron estudios publicados entre 2020 y 2025, escritos en inglés o español, que presentaran evidencia científica sólida sobre las interacciones entre la microbiota y el eje intestino-cerebro, así como su relación con END como Alzheimer y Parkinson. Se excluyeron estudios con datos incompletos, publicaciones duplicadas o aquellas que no contaran con revisión por pares. Las palabras clave utilizadas incluyeron: Microbiota intestinal, Eje intestino-cerebro, Enfermedades neurodegenerativas, Disbiosis, Neuroinflamación, Alzheimer.
La búsqueda inicial arrojó 21 fuentes relevantes, que incluyeron artículos originales, revisiones sistemáticas y metaanálisis. A partir de estas fuentes, se realizó un análisis exhaustivo para extraer datos sobre la relación entre disbiosis, neuroinflamación y disfunción neurológica, así como sobre las vías de comunicación implicadas en el eje intestino-cerebro.
El análisis se realizó utilizando enfoques cualitativos y comparativos. Los hallazgos clave fueron sintetizados y organizados en categorías temáticas, lo que permitió identificar tendencias emergentes en la investigación, conexiones fisiopatológicas entre la microbiota y las enfermedades neurodegenerativas, y posibles estrategias terapéuticas basadas en la modulación del microbioma. Este enfoque integral proporciona una visión clara y estructurada sobre el impacto de la microbiota en la salud neurológica y las oportunidades para su aplicación clínica.
Microbiota intestinal; una visión general:
La microbiota intestinal está compuesta por una diversidad de microorganismos, incluyendo bacterias, virus, hongos y protozoos, que desempeñan funciones esenciales en el organismo. Estos microorganismos no solo contribuyen a la digestión y a la absorción de nutrientes, sino también a la síntesis de vitaminas esenciales, mostrando su papel indispensable en la regulación de la salud humana. Además, actúan como una barrera protectora al prevenir la colonización por patógenos y están involucrados en la regulación de procesos metabólicos, subrayando su importancia en el mantenimiento de la homeostasis (5).
Diversos factores pueden influir en la composición y función de la microbiota intestinal. La dieta es uno de los principales determinantes. Por ejemplo, los patrones alimenticios, como una dieta vegana, impactan significativamente en la composición de la microbiota; las personas veganas a largo plazo presentan una mayor abundancia de géneros bacterianos como Clostridiales y Bacteroides (6). Asimismo, el estilo de vida, incluyendo el sedentarismo y el estrés, puede alterar la composición microbiana, afectando negativamente la salud en general. Otro factor relevante es el uso de antibióticos, que puede perturbar el equilibrio de la microbiota, provocando disbiosis y una mayor susceptibilidad a infecciones. Además, las predisposiciones genéticas también desempeñan un papel significativo al influir en la composición y funcionalidad de la microbiota, lo que afecta la susceptibilidad a diversas enfermedades (7).
La interacción entre la microbiota intestinal y el sistema inmunológico es otro aspecto crucial. La microbiota regula respuestas inmunes tanto innatas como adaptativas mediante mecanismos complejos. Por ejemplo, los lipopolisacáridos producidos por las bacterias intestinales tienen un papel clave en la modulación de la actividad inmunológica (5). Además, se ha identificado que ciertos taxones bacterianos están asociados con mejores respuestas a terapias biológicas para enfermedades autoinmunes, lo que resalta la influencia de la microbiota en los resultados terapéuticos y abre la puerta a intervenciones personalizadas basadas en el microbioma (8).
Eje intestino-cerebro; mecanismos de interacción:
La vía neuroendocrina desempeña un papel fundamental en la comunicación entre el intestino y el cerebro, siendo el sistema nervioso entérico y el nervio vago sus componentes clave. Estas estructuras permiten la interacción bidireccional entre ambos órganos, facilitando procesos fisiológicos esenciales. En este contexto, los neurotransmisores y las hormonas producidas en el tracto gastrointestinal no solo regulan funciones digestivas, sino que también influyen en aspectos como el estado de ánimo, la cognición y el comportamiento. Esto pone de manifiesto la relevancia del eje intestino-cerebro (GBA, por sus siglas en inglés) en el bienestar mental y emocional (9).
Por otro lado, la vía inmunológica del GBA se centra en la modulación de citocinas inflamatorias, las cuales desempeñan un papel crucial en la comunicación inmune entre el intestino y el cerebro. Este mecanismo resulta especialmente relevante en el contexto de enfermedades neurológicas, donde las señales inmunológicas pueden influir directamente en la progresión de los trastornos. La regulación de estas citocinas por el GBA destaca su importancia en la prevención y el manejo de END (10; 11).
Asimismo, los metabolitos microbianos producidos por la microbiota intestinal, como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y los derivados del triptófano, tienen un impacto significativo en la salud del intestino y del cerebro. Estos compuestos no solo modulan la producción de neurotransmisores, sino que también afectan respuestas inmunológicas, contribuyendo al mantenimiento de la salud mental y a la prevención de patologías (10).
Otro aspecto clave en la interacción entre el intestino y el cerebro es el papel de las barreras intestinal y hematoencefálica. La barrera intestinal actúa como una primera línea de defensa, impidiendo el paso de sustancias dañinas al torrente sanguíneo, mientras que la barrera hematoencefálica protege al cerebro de toxinas potenciales. Cuando estas barreras se ven comprometidas, se producen alteraciones en la composición de la microbiota intestinal y un aumento en la permeabilidad, lo que puede contribuir al desarrollo de trastornos neurológicos y metabólicos (9; 11).
Microbiota y enfermedades neurodegenerativas:
En la enfermedad de Alzheimer, se han observado alteraciones específicas en la microbiota intestinal de los pacientes, las cuales incluyen cambios en la diversidad y composición microbiana. Estos cambios están estrechamente relacionados con el aumento de la neuroinflamación y la acumulación de beta-amiloide, dos factores clave en la patogénesis de la enfermedad (1; 3). La inflamación crónica en estos pacientes se ve exacerbada por los metabolitos microbianos, como el butirato, que tiene la capacidad de cruzar la barrera hematoencefálica y afectar los procesos neurodegenerativos. Esta interacción entre la microbiota intestinal y los procesos cerebrales resalta la importancia de los metabolitos microbianos en el curso de la enfermedad (3).
Además, la microbiota intestinal juega un papel crucial en la regulación de las respuestas inmunológicas, lo cual contribuye de manera significativa a la progresión de la enfermedad de Alzheimer. La interacción entre el sistema inmune y la microbiota podría ser un factor determinante en el deterioro cognitivo y otros síntomas neurológicos asociados con esta patología (2).
Por otro lado, en la enfermedad de Parkinson, la disbiosis intestinal se caracteriza por un aumento de patógenos oportunistas y una disminución de bacterias beneficiosas, lo cual contribuye a la neuroinflamación y la acumulación de α-sinucleína, una proteína clave en la patogénesis de esta enfermedad (3; 12). Un síntoma común en la enfermedad de Parkinson es el estreñimiento, el cual también está relacionado con cambios en la microbiota intestinal. Este trastorno puede agravar la patología relacionada con la α-sinucleína, intensificando la progresión de la enfermedad (12). La importancia del eje intestino-cerebro en la enfermedad de Parkinson queda reflejada en la influencia de los metabolitos microbianos en la evolución de la enfermedad (13).
En el caso de la esclerosis múltiple, la disbiosis intestinal tiene un impacto significativo en los procesos de desmielinización, al alterar la dinámica del sistema inmunológico. La microbiota intestinal modula la actividad inmune, lo que puede influir en la gravedad y progresión de la enfermedad (1; 2).
Por último, en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la evidencia emergente sugiere una conexión entre la microbiota intestinal, la inflamación y la degeneración neuronal. Tanto los estudios en animales como en humanos indican que las alteraciones en la microbiota podrían contribuir a la patogénesis de la ELA a través de vías inflamatorias, lo que abre nuevas perspectivas para abordar esta enfermedad neurodegenerativa desde un enfoque de la microbiota intestinal (3; 13).
Factores modificadores de la microbiota y su impacto:
La dieta juega un papel crucial en la modulación de la microbiota intestinal, lo que a su vez influye en la salud neurológica y en el curso de las enfermedades neurodegenerativas. Dietas específicas, como la cetogénica y la mediterránea, han demostrado tener un impacto positivo en la microbiota intestinal, contribuyendo a aliviar los síntomas de estas enfermedades. La dieta cetogénica, por ejemplo, ha mostrado potencial en la mejora de trastornos cognitivos leves y la enfermedad de Alzheimer, mientras que las propiedades antiinflamatorias de la dieta mediterránea pueden ser beneficiosas en el manejo de la enfermedad de Parkinson (14; 15). En contraste, una dieta occidental, rica en alimentos procesados y grasas saturadas, está asociada con una menor diversidad microbiana y un aumento de la neuroinflamación, lo que contribuye al deterioro cognitivo y el empeoramiento de las condiciones neurodegenerativas (14).
Además de los patrones dietéticos, los probióticos y prebióticos desempeñan un papel importante en la regulación de la microbiota intestinal. Los probióticos, que son microorganismos beneficiosos, y los prebióticos, que son sustancias que favorecen el crecimiento de estas bacterias, pueden alterar la composición de la microbiota intestinal, reduciendo la inflamación y el estrés oxidativo, factores clave en las END (15; 16). En este contexto, los simbióticos, que combinan probióticos y prebióticos, podrían ser una estrategia aún más eficaz, ya que no solo mejoran la salud intestinal, sino que también podrían ayudar a equilibrar la microbiota intestinal y apoyar el manejo de las END (16).
El impacto de los medicamentos sobre la microbiota intestinal también es relevante en el contexto de las enfermedades neurodegenerativas. El uso de antibióticos, por ejemplo, puede alterar el equilibrio de la microbiota intestinal, lo que potencialmente empeora los síntomas de estas enfermedades al aumentar la permeabilidad intestinal y promover la inflamación (2). Por otro lado, los medicamentos antiinflamatorios pueden tener un efecto positivo al ayudar a gestionar la neuroinflamación, un factor central en muchas enfermedades neurodegenerativas, modulando la microbiota intestinal y reduciendo los marcadores inflamatorios (16).
Terapias emergentes basadas en la microbiota:
La Transplante de Microbiota Fecal (TMF) ha emergido como una opción terapéutica innovadora en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, particularmente en la enfermedad de Parkinson. El procedimiento consiste en transferir material fecal de donantes saludables a pacientes, con el objetivo de restaurar el equilibrio de la microbiota intestinal y mejorar las interacciones entre el intestino y el cerebro. Los estudios clínicos han demostrado que la TMF puede reducir los síntomas de la enfermedad de Parkinson al influir en la producción de neurotransmisores y reducir la inflamación, factores clave en la progresión de la enfermedad (16; 17).
En términos de seguridad y eficacia, la TMF ha mostrado resultados positivos en una variedad de enfermedades, con tasas de cura que oscilan entre el 80% y el 90%. Sin embargo, para minimizar los riesgos asociados con este tratamiento, es fundamental realizar una rigurosa selección de los donantes (18; 19).
Además de la TMF, los metabolitos microbianos, como los AGCC, desempeñan un papel fundamental en la salud intestinal y tienen un impacto directo en el sistema nervioso central, lo que sugiere un potencial terapéutico significativo en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. Estos metabolitos no solo ayudan a mantener la salud intestinal, sino que también pueden modular la inflamación y el estrés oxidativo, dos factores cruciales en la patogénesis de la enfermedad de Parkinson (16).
Por otro lado, las terapias génicas y la edición de la microbiota representan áreas emergentes con un potencial considerable para tratar las enfermedades neurodegenerativas. Las terapias génicas, que se centran en genes microbianos específicos o en vías metabólicas de la microbiota, podrían ofrecer opciones de tratamiento personalizadas al modificar directamente el microbioma intestinal para mejorar los resultados de la enfermedad (16). La edición de la microbiota, mediante tecnologías como CRISPR y otras herramientas de modificación genética, ofrece la posibilidad de intervenciones precisas en la composición de la microbiota intestinal, lo que podría resultar en tratamientos más eficaces y dirigidos para las END (16).
Perspectivas futuras y desafíos:
Los estudios longitudinales son fundamentales para establecer relaciones causales entre los cambios en la microbiota intestinal y la progresión de las END. Actualmente, la mayoría de las investigaciones se basan en datos transversales, lo que limita la comprensión de las dinámicas temporales de la microbiota en el contexto de estas enfermedades (4; 20). Para avanzar en este campo, se requieren estudios longitudinales que permitan observar los efectos de las alteraciones en la microbiota intestinal a lo largo del tiempo y su impacto en la evolución de las END. Además, los ensayos clínicos son necesarios para evaluar la eficacia de terapias dirigidas a la microbiota, como los probióticos y las intervenciones dietéticas, en poblaciones humanas. Estos estudios deben centrarse en cohortes diversas para garantizar la aplicabilidad de los resultados a diferentes grupos (16; 21).
Un enfoque clave en el tratamiento de las END podría ser la medicina personalizada, que ajusta las intervenciones según los perfiles individuales de la microbiota intestinal, lo que potencialmente podría mejorar los resultados terapéuticos. Para ello, es esencial realizar un mapeo exhaustivo del microbioma y comprender las taxonomías microbianas específicas asociadas con las END (1; 16). Los avances en metabolómica podrían ser cruciales para identificar metabolitos microbianos clave que influyan en la neuroinflamación y la neuroprotección, lo que podría guiar el desarrollo de terapias dirigidas de manera más precisa (21).
Sin embargo, también existen implicaciones éticas y limitaciones actuales que deben abordarse. Las consideraciones éticas incluyen las preocupaciones sobre la privacidad de los datos relacionados con el microbioma y la necesidad de obtener un consentimiento informado para las intervenciones basadas en la microbiota (20). En cuanto a las limitaciones, se destaca la falta de metodologías estandarizadas para el análisis del microbioma y la complejidad de trasladar los hallazgos de los modelos animales a los humanos (16; 20).
Conclusiones:
La microbiota intestinal juega un papel crucial en el mantenimiento de la salud general, influyendo directamente en el metabolismo, las respuestas inmunitarias y la función cognitiva. Su interacción con el sistema nervioso, a través del eje intestino-cerebro, está estrechamente vinculada con el desarrollo y progresión de END como el Alzheimer, Parkinson, esclerosis múltiple y esclerosis lateral amiotrófica. Las alteraciones microbianas, o disbiosis, se asocian con procesos inflamatorios y disfunciones neurológicas que agravan la patogénesis de estas enfermedades. Así, comprender los mecanismos de interacción entre la microbiota intestinal y el sistema nervioso central es esencial para el diseño de estrategias terapéuticas innovadoras y personalizadas para el manejo de las END.
El potencial terapéutico de las intervenciones basadas en la microbiota, como la dieta, los probióticos, prebióticos y el trasplante de microbiota fecal, se presenta como una vía prometedora para el tratamiento y prevención de enfermedades neurodegenerativas. Las dietas específicas, como la cetogénica y la mediterránea, y el uso de probióticos han mostrado efectos positivos en la salud intestinal y en la reducción de la neuroinflamación, lo que podría retrasar o mitigar el progreso de las END. Sin embargo, es necesario continuar con la investigación sobre las aplicaciones de estas terapias, especialmente en términos de su efectividad en diferentes grupos de pacientes y su capacidad para modificar el curso de las enfermedades.
A pesar de los avances en el campo de la microbiota intestinal y su relación con las END, existen varias limitaciones y desafíos. La falta de metodologías estandarizadas para el análisis del microbioma, así como las dificultades para traducir los resultados de modelos animales a humanos, representan obstáculos significativos. Además, los estudios longitudinales y ensayos clínicos controlados son necesarios para establecer relaciones causales y evaluar la efectividad de las terapias basadas en la microbiota. En cuanto a las implicaciones éticas, es fundamental abordar las preocupaciones sobre la privacidad de los datos microbiológicos y asegurar el consentimiento informado en las intervenciones, garantizando así un enfoque ético en la investigación y la aplicación clínica de estos tratamientos emergentes.
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