Equilibrio bacteriano en la señalización neural
El ácido gamma-aminobutírico (GABA) sirve como el principal neurotransmisor inhibitorio del sistema nervioso central. Pero el GABA también desempeña funciones críticas en el sistema nervioso entérico, donde regula la motilidad, la secreción y la sensación visceral. Notablemente, múltiples especies bacterianas del microbioma intestinal producen GABA mediante la descarboxilación del glutamato.
La síntesis bacteriana de GABA ocurre a través de la vía del shunt del GABA. La enzima glutamato descarboxilasa (GAD) convierte el glutamato en GABA. Lactobacillus brevis, L. plantarum y Bifidobacterium dentium producen cantidades sustanciales de GABA a través de esta vía. La producción varía entre cepas y depende del pH y la disponibilidad de sustrato.
El artículo pionero de Bravo et al. en 2011 mostró que la cepa L. rhamnosus JB-1, un probiótico que confiere efectos ansiolíticos en ratones, actúa a través de la señalización vagal para modular la expresión de receptores GABA en el cerebro. Los ratones vagotomizados no mostraron estos efectos, confirmando que el vago media la comunicación GABA microbiano-cerebral.
El sistema nervioso entérico posee abundantes receptores GABA en las neuronas mientéricas y submucosas, regulando directamente la motilidad intestinal (el GABA reduce la contracción excesiva), la secreción (modula la secreción de cloruro y agua) y la percepción del dolor visceral (el GABA-B reduce la hipersensibilidad visceral). La producción deficiente de GABA microbiano puede contribuir a la hipersensibilidad visceral del SII.
El glutamato actúa como el principal neurotransmisor excitatorio. El exceso de glutamato impulsa la neuroinflamación, la sensibilización de las terminaciones nerviosas y potencialmente la hipersensibilidad visceral. El equilibrio GABA/glutamato — tanto en la producción microbiana como en la señalización neural — es un parámetro regulador clave para la función GI y la sensación visceral.