Las vías neuronales para vomitar después de comer alimentos infectados

Resumen: Después de comer alimentos contaminados, las toxinas desencadenan la liberación de serotonina por parte de las células enterocromafines en el revestimiento de la luz intestinal. La serotonina se une a los receptores en las neuronas sensoriales vagales en el intestino, transmitiendo señales a lo largo del nervio vago a las neuronas en el complejo vagal dorsal, induciendo comportamientos de arcadas.

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La urgencia de vomitar después de comer alimentos contaminados es la respuesta defensiva natural del cuerpo para deshacerse de las toxinas bacterianas. Sin embargo, el proceso de cómo nuestros cerebros inician esta reacción biológica después de detectar gérmenes sigue siendo esquivo.

Por primera vez, los investigadores mapearon la vía neuronal detallada de las respuestas defensivas desde el intestino hasta el cerebro en ratones.

El estudio, presentado el 1 de noviembre en la revista Célulapodría ayudar a los científicos a desarrollar mejores medicamentos contra las náuseas para pacientes con cáncer que se someten a quimioterapia.

Muchas bacterias transmitidas por los alimentos producen toxinas en el huésped después de ser ingeridas. El cerebro, al sentir su presencia, iniciará una serie de respuestas biológicas, que incluyen vómitos y náuseas, para deshacerse de las sustancias y desarrollar una aversión a los alimentos que saben o se ven iguales.

«Pero los detalles de cómo se transmiten las señales desde el intestino hasta el cerebro no estaban claros, porque los científicos no pudieron estudiar el proceso en ratones», dice Peng Cao, autor correspondiente del artículo en el Instituto Nacional de Ciencias Biológicas. Beijing. Los roedores no pueden vomitar, posiblemente debido a su esófago largo y su fuerza muscular más débil en relación con el tamaño de su cuerpo.

Como resultado, los científicos han estudiado los vómitos en otros animales, como perros y gatos, pero estos animales no se han estudiado por completo y, por lo tanto, no han podido revelar el mecanismo de las náuseas y los vómitos.

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Cao y su equipo notaron que si bien los ratones no vomitan, vomitan, lo que significa que también sienten la necesidad de vomitar sin vomitar.

El equipo encontró que después de recibir enterotoxina estafilocócica A (SEA), una toxina bacteriana común producida por Staphylococcus aureus que también conduce a enfermedades transmitidas por alimentos en 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, donde 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 vomitan. Durante la respiración normal, el diafragma y los músculos abdominales 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 el vómito inducido por toxinas en ratones, con el que podemos examinar las respuestas defensivas del cerebro a las toxinas a nivel molecular y celular”, dice Cao.

En ratones tratados con SEA, el equipo encontró que la toxina en el intestino activa la liberación de serotonina, un tipo de neurotransmisor, por parte de las células enterocromafines en el revestimiento de la luz intestinal.

La serotonina liberada se une a los receptores de las neuronas sensoriales vagales ubicadas en el intestino, que transmite señales a lo largo de los nervios vagales desde el intestino hasta un tipo específico de neuronas en el complejo vagal dorsal, las neuronas Tac1 + DVC, en el tronco encefálico.

Cuando Cao y su equipo inactivaron las neuronas Tac1 + DVC, los ratones tratados con SEA tuvieron menos arcadas que los ratones con actividad neuronal Tac1 + DVC normal.

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Además, el equipo investigó si los medicamentos de quimioterapia, que también inducen respuestas defensivas como náuseas y vómitos en los receptores, activan la misma vía neural.

Muchas bacterias transmitidas por los alimentos producen toxinas en el huésped después de ser ingeridas. La imagen es de dominio público.

Inyectaron a los ratones con doxorrubicina, un fármaco de quimioterapia común. El fármaco provocó arcadas en los ratones, pero cuando el equipo inactivó sus neuronas DVC Tac1+ o la síntesis de serotonina de sus células enterocromafines, los comportamientos de arcadas de los animales se redujeron significativamente.

Cao dice que algunos de los medicamentos actuales contra las náuseas para las personas que reciben quimioterapia, como Granisetron, funcionan bloqueando los receptores de serotonina. El estudio ayuda a explicar por qué funciona el medicamento.

«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 fármacos», dice Cao.

A continuación, Cao y sus colegas quieren explorar cómo las toxinas afectan las células enterocromafines. La investigación preliminar muestra que las células enterocromafines no perciben directamente la presencia de toxinas. Es probable que el proceso implique respuestas inmunitarias complejas de células dañadas en el intestino.

“Además de los gérmenes transmitidos por los alimentos, los humanos se encuentran con muchos patógenos y nuestros cuerpos tienen mecanismos similares para excretar estas sustancias tóxicas.

“Por ejemplo, la tos es el intento de nuestro cuerpo de eliminar el coronavirus. Es un nuevo y emocionante campo de investigación sobre cómo el cerebro percibe la existencia de patógenos e inicia respuestas para deshacerse de ellos «, dice Cao, y agrega que las investigaciones futuras podrían revelar nuevos y mejores objetivos para los medicamentos, incluidos los medicamentos contra las náuseas. .

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Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

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Investigacion original: Acceso libre.
«El eje intestino-cerebro para las respuestas defensivas inducidas por toxinas«Por Peng Cao et al. Célula


Resumen

El eje intestino-cerebro para las respuestas defensivas inducidas por toxinas

enfatiza

  • Los ratones muestran náuseas y arcadas debido a las toxinas bacterianas y los medicamentos de quimioterapia.
  • Identificación de un circuito intestino-cerebro definido molecularmente para náuseas y arcadas
  • Distintos circuitos del tronco encefálico causan náuseas y arcadas.
  • Las señales inducidas por la toxina pueden estar mediadas a través de un eje inmunoneuroendocrino en el intestino

Resumen

Después de ingerir alimentos contaminados con toxinas, el cerebro inicia una serie de respuestas defensivas (p. ej., náuseas, arcadas y vómitos). La forma en que el cerebro detecta la toxina ingerida y coordina diferentes respuestas defensivas sigue sin entenderse bien.

Aquí, hemos desarrollado un paradigma basado en ratones para estudiar las respuestas defensivas inducidas por las toxinas bacterianas. Utilizando este paradigma, hemos identificado un conjunto de circuitos cerebrales e intestinales definidos molecularmente que median conjuntamente las respuestas defensivas inducidas por toxinas.

El circuito intestino-cerebro se compone de un subconjunto de Htr3a+ neuronas sensoriales vagales que transmiten señales relacionadas con toxinas desde las células enterocromafines intestinales a Tac1+ neuronas en el complejo vagal dorsal (DVC).

Tac1+ Las neuronas DVC impulsan un comportamiento similar a las arcadas y la evitación condicional del gusto a través de proyecciones divergentes al grupo respiratorio ventral rostral y al núcleo parabraquial lateral, respectivamente. La manipulación de estos circuitos también interfiere con las respuestas defensivas inducidas por el fármaco de quimioterapia doxorrubicina.

Estos hallazgos sugieren que la intoxicación alimentaria y la quimioterapia reclutan módulos de circuitos similares para iniciar respuestas defensivas.

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