Investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos) han definido cinco subtipos distintos de neuronas sensoriales del colon que transmiten señales al cerebro, lo que podría servir de base para el desarrollo de mejores terapias para diversas afecciones gastrointestinales.
La conexión intestino-cerebro es una complicada cascada de señales bidireccionales responsable de que el aparato digestivo funcione correctamente y que puede causar problemas cuando se rompe. Una parte clave de ese eje es el colon, que extrae agua y nutrientes de los alimentos y transporta los residuos fuera del organismo. Este órgano crucial está implicado en el estreñimiento, la diarrea, el dolor y la inflamación, entre otras afecciones.
En este nuevo estudio, realizado en ratones y publicado en ‘Cell’, los investigadores descubrieron que algunas neuronas se dedican a percibir fuerzas suaves, como sustancias que se desplazan por el colon, mientras que otras perciben fuerzas más intensas, como el dolor.
“Los pacientes se quejan a menudo de la sensibilidad y el dolor en el sistema gastrointestinal, pero no sabemos mucho sobre las neuronas sensoriales que inervan el intestino y nos permiten responder a diferentes estímulos”, afirma Rachel Wolfson, autora principal, investigadora en neurobiología en el HMS y becaria de gastroenterología en el Hospital General de Massachusetts.
DE LA PIEL AL COLON
David Ginty y los científicos de su laboratorio llevan muchos años estudiando cómo las neuronas sensoriales de la piel se comunican con el cerebro para formar el sentido del tacto. Han desarrollado herramientas genéticas precisas que etiquetan subtipos de neuronas sensoriales y las han utilizado para descubrir información básica sobre la estructura, organización y función de las neuronas sensoriales de la piel.
Sin embargo, aunque han aumentado los conocimientos científicos sobre las neuronas del tacto, muy pocas investigaciones se han centrado en comprender las neuronas de otras partes del cuerpo, incluido el sistema gastrointestinal.
“Hemos aprendido mucho sobre las neuronas que se dirigen a la piel, pero las propiedades de las neuronas que se proyectan a otros órganos como el colon siguen sin conocerse bien”, explica Ginty.
Para abordar esta área poco estudiada, Ginty se asoció con Wolfson, neurobiólogo y experto clínico en el sistema gastrointestinal.
Wolfson tomó modelos de ratón genéticamente etiquetados desarrollados en el laboratorio de Ginty y los reutilizó para estudiar las neuronas del colon. Descubrió que cinco subtipos de neuronas sensoriales de la piel también se encuentran en el colon. Sin embargo, las neuronas del colon y las del tacto tenían formas distintas, y los subtipos de neuronas del colon también variaban entre sí en cuanto a forma.
“Sabemos que la forma subyace a la función, así que el hecho de que las neuronas del colon tuvieran un aspecto distinto entre sí nos hizo pensar que tenían funciones diferentes”, explica Wolfson.
Para investigar la función, Wolfson estiró el colon con un globo –imitando la distensión natural– y registró la actividad de los distintos tipos de neuronas.
Dos tipos respondieron a fuerzas suaves, similares al ligero estiramiento que se produce cuando los alimentos digeridos o las heces se desplazan por el colon. Otros dos tipos respondieron a fuerzas intensas, como un estiramiento más extremo. Cuando Wolfson activó artificialmente estas neuronas de alta fuerza, los ratones se comportaron como si sintieran dolor. Cuando eliminó la neurona con el umbral de fuerza más alto, la respuesta de dolor disminuyó. El desencadenamiento de la inflamación en los ratones hizo que uno de los subtipos de neuronas sensoras del dolor se volviera aún más reactivo.
Curiosamente, estas funciones coincidían con las de las neuronas de la piel, lo que sugiere que la función puede conservarse en todos los sistemas orgánicos.
El estudio proporciona una visión crítica de los mecanismos neurobiológicos básicos de la sensación de colon. “Por primera vez hemos podido averiguar la anatomía, fisiología y funciones de las neuronas que inervan el colon”, afirma Ginty.
HACIA TERAPIAS PARA PROBLEMAS GASTROINTESTINALES
A corto plazo, los investigadores quieren entender por qué las neuronas del colon tienen un aspecto distinto al de sus homólogas de la piel, y cómo estas diferencias de forma se traducen en diferencias en su comportamiento.
“Este hallazgo es realmente provocador y proporciona una dirección completamente distinta para el trabajo en torno a la comprensión de cómo las neuronas convierten las fuerzas mecánicas en señales eléctricas, que es la moneda de cambio del sistema nervioso”, dijo Ginty.
A largo plazo, Wolfson tiene previsto estudiar las neuronas de otras partes del tracto gastrointestinal. También quiere estudiar cómo responden las neuronas del colon a otros estímulos, como las toxinas o la falta de riego sanguíneo, que pueden causar dolor abdominal.
“Conocemos la inervación del intestino desde hace 100 años, pero las modernas herramientas neurocientíficas nos permiten profundizar y entender cómo funciona todo, y eso va a servir de plataforma para enfoques terapéuticos en el tratamiento de los problemas del colon”, afirma Ginty.
Dirigirse a las neuronas de baja fuerza podría ser útil para tratar afecciones relacionadas con la motilidad, como el estreñimiento y la diarrea, mientras que dirigirse a las neuronas de alta fuerza podría ser útil para tratar el dolor que se origina en el colon”. De especial interés es el subtipo de neurona sensible a la inflamación, que es una fuente de dolor para los pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal.
“Disponer de una forma de dirigirnos a estas neuronas para tratar el dolor del paciente mientras controlamos la inflamación con antiinflamatorios es una necesidad terapéutica enorme”, afirma Wolfson.