Científicos mapean las vías neuronales del vómito después de comer alimentos infectados
La necesidad de vomitar tras ingerir alimentos contaminados es la respuesta defensiva natural del organismo para deshacerse de las toxinas bacterianas. Sin embargo, el proceso de cómo nuestro cerebro inicia esta reacción biológica al detectar los gérmenes sigue siendo esquivo. Por primera vez, los investigadores han trazado la ruta neuronal detallada de las respuestas defensivas desde el intestino hasta el cerebro en ratones. El estudio, presentado el 1 de noviembre en la revista Cell, podría ayudar a los científicos a desarrollar mejores medicamentos contra las náuseas para los pacientes de cáncer que se someten a quimioterapia.
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Muchas bacterias alimentarias producen toxinas en el huésped tras ser ingeridas. El cerebro, tras percibir su presencia, inicia una serie de respuestas biológicas, como el vómito y las náuseas, para deshacerse de las sustancias y desarrollar una aversión hacia los alimentos que saben o tienen el mismo aspecto.
"Pero los detalles sobre cómo se transmiten las señales del intestino al cerebro no estaban claros, porque los científicos no podían estudiar el proceso en ratones", dice Peng Cao, autor correspondiente del artículo en el Instituto Nacional de Ciencias Biológicas de Pekín. Los roedores no pueden vomitar, probablemente debido a su largo esófago y a su menor fuerza muscular en comparación con su tamaño corporal. Por ello, los científicos han estudiado el vómito en otros animales, como los perros y los gatos, pero estos animales no han sido estudiados de forma exhaustiva y, por tanto, no han podido revelar el mecanismo de las náuseas y los vómitos.
Cao y su equipo se dieron cuenta de que, aunque los ratones no vomitan, tienen arcadas, lo que significa que también experimentan la necesidad de vomitar sin vomitar. El equipo descubrió que después de recibir enterotoxina estafilocócica A (SEA), que es una toxina bacteriana común producida por el Staphylococcus aureus que también provoca enfermedades transmitidas por los alimentos en los seres humanos, los ratones desarrollaron episodios de apertura inusual de la boca. Los ratones que recibieron SEA abrieron la boca en ángulos más amplios que los observados en el grupo de control, en el que los ratones recibieron agua salina. Además, durante estos episodios, el diafragma y los músculos abdominales de los ratones tratados con SEA se contraen simultáneamente, un patrón observado en los perros cuando están vomitando. Durante la respiración normal, los músculos del diafragma y del abdomen de los animales se contraen alternativamente.
"El mecanismo neural de las arcadas es similar al de los vómitos. En este experimento, construimos con éxito un paradigma para estudiar las arcadas inducidas por toxinas en ratones, con el que podemos estudiar las respuestas defensivas del cerebro a las toxinas a nivel molecular y celular", afirma Cao.
En los ratones tratados con EAE, el equipo descubrió que la toxina en el intestino activa la liberación de serotonina, un tipo de neurotransmisor, por parte de las células enterocromafines del revestimiento de la luz intestinal. La serotonina liberada se une a los receptores de las neuronas sensoriales vagales situadas en el intestino, que transmiten las señales a lo largo de los nervios vagos del intestino a un tipo específico de neuronas del complejo vagal dorsal -las neuronas Tac1+DVC- en el tronco cerebral. Cuando Cao y su equipo inactivaron las neuronas Tac1+DVC, los ratones tratados con SEA tuvieron menos arcadas que los ratones con actividades normales de las neuronas Tac1+DVC.
Además, el equipo investigó si los fármacos de quimioterapia, que también inducen respuestas defensivas como las náuseas y los vómitos en los receptores, activan la misma vía neuronal. Inyectaron a los ratones doxorrubicina, un fármaco de quimioterapia habitual. El fármaco provocó arcadas en los ratones, pero cuando el equipo inactivó sus neuronas Tac1+ DVC o la síntesis de serotonina de sus células enterocromafines, las arcadas de los animales se redujeron significativamente.
Cao afirma que algunos de los medicamentos actuales contra las náuseas de los receptores de quimioterapia, como el Granisetrón, actúan bloqueando los receptores de serotonina. El estudio ayuda a explicar por qué el fármaco funciona.
"Con este estudio, ahora podemos comprender mejor los mecanismos moleculares y celulares de las náuseas y los vómitos, lo que nos ayudará a desarrollar mejores medicamentos", afirma Cao.
A continuación, Cao y sus colegas quieren explorar cómo actúan las toxinas en las células enterocromafines. Las investigaciones preliminares muestran que las células enterocromafines no perciben la presencia de toxinas directamente. Es probable que el proceso implique complejas respuestas inmunitarias de las células dañadas en el intestino.
"Además de los gérmenes transmitidos por los alimentos, los humanos nos encontramos con muchos patógenos, y nuestro cuerpo está equipado con mecanismos similares para expulsar estas sustancias tóxicas. Por ejemplo, la tos es el intento de nuestro cuerpo de eliminar el coronavirus. Es un campo de investigación nuevo y apasionante sobre cómo el cerebro detecta la existencia de patógenos e inicia respuestas para deshacerse de ellos". afirma Cao, quien añade que las futuras investigaciones podrían revelar nuevas y mejores dianas para los fármacos, incluidos los medicamentos contra las náuseas.
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