La serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) es la molécula esencial del sistema serotoninérgico y uno de los descubrimientos más importantes de la neurociencia. Es ampliamente conocida como «la hormona de la felicidad», ya que la reducción de la señalización de la serotonina es un factor de riesgo en el desarrollo de diferentes trastornos psiquiátricos, particularmente el trastorno depresivo mayor. Sin embargo, ¿sabías que esta molécula desempeña una amplia gama de funciones biológicas importantes? Su amplia distribución por todo el organismo le hace participar en un gran número de procesos, por lo que podríamos considerarla más bien como “la molécula multifuncional”. Eso sí, sus funciones más destacadas están relacionadas con el control y la interconexión de muchos procesos neurobiológicos y gastrointestinales a través de su participación en el eje microbiota-intestino-cerebro.
La serotonina es un neurotransmisor [1] y una hormona del sistema endocrino que se encuentra no sólo en animales, sino también en hongos y plantas, incluidas frutas y verduras. Deriva del aminoácido esencial triptófano, el cual no puede ser sintetizado por el organismo. En consecuencia, debe proporcionarse a través de la dieta y se encuentra principalmente dentro de una amplia gama de proteínas dietéticas. Por tanto, se establece un vínculo potencial entre la dieta y las funciones que involucran a la 5-HT. Aproximadamente, el 95% del total de 5-HT en el cuerpo es sintetizado en el tracto gastrointestinal por células enterocromafines y neuronas serotoninérgicas [2]], mientras que el 5% restante es producido por neuronas serotoninérgicas en el sistema nervioso central (SNC) [3, 4]. Sin embargo, otros órganos y tejidos periféricos como el páncreas y el tejido adiposo también pueden sintetizar serotonina.
Los efectos biológicos de la serotonina dependen de su disponibilidad extracelular, controlada por el transportador de 5-HT (SERT), y de su unión a receptores específicos. La razón por la cual la serotonina puede ser considerada una molécula multifuncional es por la localización de su transportador (SERT) y sus receptores, los cuales se encuentran ampliamente distribuidos por todo el organismo: no solamente en el sistema nervioso y en el tracto gastrointestinal, sino que también en hígado, páncreas y tejido adiposo; entre otros tejidos y órganos.
Por un lado, la 5-HT modula una amplia gama de procesos neurobiológicos interesantes: participa en la inhibición del sueño (mejora el estado de alerta) [5, 6], mejora las capacidades cognitivas [7] y tiene propiedades eméticas y anticonvulsivas [8]. También está implicada en el apetito como factor de saciedad [9, 10] y está asociada también con inducir una mejorar del estado de ánimo, ejerciendo incluso un efecto ansiolítico [11].
Por otro lado, la serotonina juega un papel fundamental en la fisiología gastrointestinal, ya que modula la motilidad intestinal, favoreciendo así el tránsito de los alimentos a lo largo del tracto gastrointestinal [12, 13]. También está involucrada en muchas otras funciones, como la regulación de la secreción intestinal de agua, electrolitos [14], líquidos y moco, así como también la regulación del transporte de iones. Además, algunos estudios revelan que la 5-HT desempeña un papel en la activación de las células inmunitarias y la generación/perpetuación de la inflamación en el intestino [12], por lo que se ha relacionado el aumento en los niveles de 5-HT con patologías intestinales multifactoriales como el Síndrome del Intestino Irritable (SII) y Enfermedad Inflamatoria Intestinal (EII)[15, 16].
Todas estas funciones emocionales, cognitivas e intestinales están interconectadas por el eje intestino-cerebro. Eso sí, ¿qué es el eje intestino-cerebro? En resumen, se trata de una comunicación bidireccional y compleja entre intestino y cerebro que permite que la retroalimentación desde el intestino ejerza efectos sobre el estado de ánimo, el comportamiento y las funciones cognitivas, y viceversa. Estas interacciones se llevan a cabo mediante una red de vías, entre las que destaca la microbiota, la cual se comunica con el intestino y el cerebro a través de diversas vías biológicas. Algunas de éstas están relacionadas con el sistema serotoninérgico, ya que la microbiota también es capaz de sintetizar 5-HT, así como de regular la disponibilidad de triptófano para la síntesis de 5-HT en el intestino y en el cerebro, mediante el uso bacteriano de éste. Además, los metabolitos microbianos pueden promover la síntesis de 5-HT por parte de las células enterocromafines [17, 18, 19], y algunos estudios incluso confirman que la interacción de la microbiota con ciertos receptores inmunes conduce a una disminución en la actividad de SERT [20], lo que conlleva un aumento en la señalización de serotonina a nivel intestinal. Además de todo esto, otros metabolitos y neurotransmisores sintetizados por la microbiota regulan procesos biológicos en ambas terminales de este eje. Por tanto, la serotonina también es un elemento clave de este eje. De esta manera, existe una superposición entre los procesos influenciados por la microbiota intestinal y aquellos que dependen de una neurotransmisión serotoninérgica intacta, como muchas enfermedades gastrointestinales crónicas (p.ej., enfermedades inflamatorias del intestino) y los trastornos relacionados con el estrés (p.ej., ansiedad y depresión).
Considerando la cantidad de procesos en los que está inmerso el sistema serotoninérgico, la investigación de nutrientes capaces de alterar dicho sistema es un campo de estudio en auge. En este sentido, nuestra investigación se centra en encontrar componentes bioactivos lácteos capaces de regular las funciones serotoninérgicas directamente, modulando el metabolismo y la señalización serotoninérgica, o indirectamente, ejerciendo un efecto sobre la microbiota intestinal, siendo un potencial terapéutico emergente para el control dietético de trastornos del eje intestino-cerebro relacionados con la serotonina. En concreto, nos centramos en el estudio de proteínas lácteas como la lactoferrina, que juega un papel principal en el desarrollo de mi tesis doctoral. Se trata de una proteína muy conocida, a la que se le atribuyen numerosas y variadas funciones biológicas, ¡llegando incluso a formar parte del mundo de la cosmética! El objetivo de nuestro trabajo es estudiar el efecto de la lactoferrina bovina sobre la fisiología intestinal, específicamente sobre el sistema serotoninérgico y el sistema inmune innato, para evaluar su potencial uso para el desarrollo de alimentos funcionales. Esta investigación permitiría reducir el uso de fármacos con posibles efectos secundarios que podrían estar asociados a estas patologías del eje intestino-cerebro.
Aunque aún queda un largo camino por recorrer, éste podría ser el inicio del uso terapéutico de las proteínas de la leche, así como el de otros subproductos lácteos, que normalmente son infravalorados y descartados por la industria pero que podrían contener importantes propiedades biológicas con potenciales implicaciones para tratar patologías específicas.
Por Berta Buey Martínez, Investigadora pre-doctoral en el Departamento de Farmacología, Fisiología y Medicina Legal y Forense en la Universidad de Zaragoza.
Más información:
- Giménez-Molina, Y. Post «F-actin cytoskeleton:Highways for neuronal communication», 2019.
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