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Desde el metabolismo de la energía hasta las señales celulares vitales, las mitocondrias tienen múltiples funciones en la fisiología humana, y la calidad mitocondrial afecta el desempeño de múltiples tejidos y sistemas corporales. Las investigaciones continúan explorando estas relaciones entre las mitocondrias y el sistema corporal, y hay estudios recientes centrados en la conexión entre las mitocondrias y el microbioma intestinal.

Hay hipótesis que sugieren la presencia de un eje mitocondrias-salud intestinal y que el equilibrio y la salud de este eje pueden contribuir a la prevención o el desarrollo de enfermedades.^1-5 Algunos estudios de investigación indican que la disbiosis de la microbiota intestinal o las deficiencias mitocondriales pueden desempeñar roles importantes en la fisiopatología de condiciones como la inflamación intestinal crónica, la enfermedad intestinal inflamatoria, el cáncer colorrectal, la enfermedad neurodegenerativa y la depresión.^6-10 Perspectivas recientes sugieren que se producen interacciones comunicativas cruzadas entre los microbios intestinales y las mitocondrias de las células epiteliales del intestino, las células de las mucosas, las células inmunitarias e incluso las células neuronales, y que las comunicaciones cruzadas disfuncionales en estas interacciones podrían estar asociadas con enfermedades.^3,6,11-13

No se comprenden cabalmente los mecanismos involucrados en la conexión entre las mitocondrias y el microbioma. Sin embargo, los desarrollos en esta área de investigación continúan aclarando las interacciones implicadas y ofreciendo nuevas hipótesis con respecto a las vías de comunicación bidireccionales. Además, el campo en expansión continúa investigando cómo optimizar una sólida relación entre las mitocondrias y el microbioma intestinal puede respaldar eficazmente los tratamientos de enfermedades y los enfoques terapéuticos para una salud óptima.

Vías bidireccionales: mecanismos de la relación entre las mitocondrias y el microbioma intestinal

Aunque esta área de investigación sigue evolucionando, la literatura más reciente sugiere que la conexión entre las mitocondrias y el microbioma intestinal es bidireccional, y está enraizada en las interacciones entre los metabolitos y las especies reactivas de oxígeno (ERO).^2,14 Se cree que las mitocondrias, a través de la producción de ERO, desempeñan un papel crucial en la modulación de funciones intestinales como la función de la barrera intestinal y las respuestas inmunitarias de las mucosas.¹⁵ Se cree que la microbiota intestinal regula los coactivadores transcripcionales clave involucrados en la biogénesis mitocondrial, por ejemplo PGC-1-alfa.¹⁵ Por otra parte, se ha demostrado que los metabolitos como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) reducen la inflamación intestinal¹⁶ y afectan la expresión genética mitocondrial,¹⁷ y podrían contribuir a la modulación de las ERO y también equilibrar el funcionamiento mitocondrial^3,14,17 al reducir los efectos de los inflamasomas y las respuestas mediadas por TNF-alfa.¹⁵

Hay evidencia emergente que también se ha centrado en cómo se ve afectada la disbiosis intestinal por los microbios que emiten señales a las mitocondrias para la regulación de la función epitelial intestinal. Los estudios iniciales sugieren que las señales de las bacterias comensales a las mitocondrias mejoran la homeostasis epitelial, mientras que las señales de las bacterias patógenas dan lugar a respuestas mitocondriales que podrían dificultar el funcionamiento de las células epiteliales del intestino.⁶ Un estudio in vitro de 2020 investigó un patógeno preocupante, la Escherichia coli adherente invasiva, implicada en la enfermedad intestinal inflamatoria, y observó su efecto en la forma y el funcionamiento de las mitocondrias celulares epiteliales derivadas del colon después de la exposición.¹⁸ Los investigadores descubrieron que el patógeno afectó de manera significativa la expresión epitelial de miles de genes, muchos relacionados con la función mitocondrial.¹⁸ Las mitocondrias expuestas parecían hinchadas, con un potencial reducido de la membrana y una red fragmentada.¹⁸ Cabe señalar que la fragmentación mitocondrial indica una división excesiva o fisión, que ha sido asociada con defectos funcionales de las mitocondrias que podrían dar lugar a múltiples estados de enfermedad.¹⁹

La evidencia experimental continúa brindando nuevas perspectivas sobre el impacto de la conexión entre las mitocondrias y el microbioma intestinal en todo el sistema. Más recientemente, se han investigado las interacciones directas entre los microbios en los intestinos y las mitocondrias en el cerebro, generando nuevas hipótesis sobre el eje intestino-cerebro centradas en las vías de comunicación y la regulación funcional remota.^10,13

Aplicaciones clínicas: función mitocondrial óptima y salud intestinal mejorada

La investigación emergente descrita anteriormente ilustra la interconexión de los sistemas en el organismo y demuestra la importancia de un enfoque biológico sistémico para comprender la enfermedad y optimizar la salud. Dentro del contexto de la conexión entre las mitocondrias y el microbioma intestinal, las terapias que respaldan simultáneamente la salud intestinal para una función mitocondrial óptima y, a la vez específicamente la salud mitocondrial para la homeostasis intestinal, pueden constituir juntas un enfoque sinérgico para asegurar una relación sólida y saludable entre las mitocondrias y el microbioma intestinal.

A manera de ejemplo, se han reportado muchas veces los beneficios antioxidantes y antiinflamatorios de los nutrientes vegetales, como los polifenoles, y hay investigaciones recientes que sugieren que estos nutrientes de origen vegetal también podrían respaldar la biogénesis y la función mitocondrial,^20,21 posiblemente debido al beneficio mencionado anteriormente de metabolitos como los AGCC. Por otra parte, las dietas que enfatizan el consumo de vegetales, como la dieta mediterránea, han demostrado beneficiar el microbioma intestinal,²² con un estudio cruzado reciente de pacientes con colitis ulcerosa que determinó que una dieta con una mayor ingesta de fibra y baja en grasas disminuyó los marcadores de inflamación y redujo la disbiosis intestinal.²³ Además, mientras uno de los beneficios sugeridos del ayuno intermitente es la optimización de la salud mitocondrial,^24,25 un ensayo controlado aleatorizado reciente también indicó que en adultos con síndrome metabólico, un ayuno intermitente modificado de ocho semanas indujo cambios en las comunidades de la microbiota intestinal de los participantes y aumentó la producción de AGCC.²⁶

A medida que este campo de investigación se amplíe, nuevos estudios preclínicos y clínicos ayudarán a documentar esos enfoques terapéuticos eficaces, incluidos los nutricionales, que acercan las vías de investigación para abordar específicamente la conexión microbiota-mitocondrias para la prevención y el tratamiento de enfermedades.^3,5 En el próximo Módulo de Práctica Avanzada Bioenergética del IFM, escuchará más acerca de las investigaciones más recientes relacionadas con las mitocondrias y aprenderá cómo las estrategias nutricionales personalizadas y los planes de alimentación terapéuticos pueden ayudar a mejorar la función mitocondrial, el metabolismo energético y la salud general de sus pacientes.

References

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