El cuerpo humano albergaba un segundo sistema nervioso, oculto en las paredes del intestino, que controlaba gran parte de la digestión de forma independiente del cerebro. Durante décadas, esta autonomía fascinó a la ciencia sin revelar del todo sus mecanismos. Un nuevo estudio identificó una pieza central en ese proceso: una proteína sensora de presión que regulaba el movimiento intestinal y la inflamación.

El trabajo, realizado por investigadores de Harvard Medical School y la Escuela de Medicina Icahn del Monte Sinaí, y publicado en Cell, mostró que la proteína PIEZO1 detectaba la presión en el colon y ajustaba el movimiento intestinal; al tiempo que, además, respondía a estímulos como el ejercicio físico y la inflamación. Según los experimentos, correr activó esta sustancia y aceleró el tránsito intestinal, mientras que la inactividad redujo esta respuesta. Este hallazgo pudo conducir a tratamientos dirigidos para enfermedades intestinales crónicas y trastornos del tránsito, como el estreñimiento y la diarrea.

Según explicaron los científicos, analizaron cómo distintas condiciones afectaron la función de PIEZO1 y comprobaron que la actividad física generó un efecto directo sobre el intestino, acelerando su motilidad, en contraposición a lo que ocurrió con la falta de movimiento. Los datos permitieron comparar cómo distintas acciones cotidianas, como caminar, correr o permanecer en reposo, influyeron de manera distinta sobre el funcionamiento intestinal. Entre las afecciones que pudieron beneficiarse de este hallazgo se encontró la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), que incluyó cuadros como la colitis ulcerosa y la enfermedad de Crohn.

“Con el tiempo, podríamos haber estimulado PIEZO1 para acelerar la excreción, bloquearlo para tratar la diarrea o usarlo como un nuevo objetivo para tratar la inflamación intestinal en pacientes con EII”, explicó Ruaidhrí Jackson, inmunólogo del Instituto Blavatnik en Harvard. Este avance no solo abrió una posible vía terapéutica, sino que fortaleció una idea que creció entre los científicos. “Estos hallazgos demostraron cómo los sistemas nervioso e inmunitario interactuaron en el intestino para mantener una función saludable y proteger el órgano de la inflamación”, agregó el además profesor asistente de inmunología y coautor principal del estudio.

La proteína PIEZO1: clave en el movimiento intestinal

Un reciente estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard identificó un mecanismo clave que regulaba el movimiento intestinal, conocido como peristalsis. Este proceso, que permitió el tránsito de alimentos a través del colon, dependió de una proteína sensora de presión llamada PIEZO1, cuyo descubrimiento fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2021.

Según los hallazgos, PIEZO1 no solo respondió a la presión mecánica, sino también al ejercicio y la inflamación, lo que abrió nuevas posibilidades para tratar diversos trastornos intestinales. Asimismo, el estudio se centró en entender cómo las neuronas del sistema nervioso entérico, que se encontraron exclusivamente en el intestino, interactuaron con las células musculares lisas para generar el movimiento peristáltico.

De acuerdo a los expertos de Harvard, aunque se sabía que estas neuronas liberaron acetilcolina para estimular las contracciones musculares, el mecanismo exacto detrás de esta interacción siguió siendo un misterio.

Los investigadores analizaron la actividad genética en las neuronas intestinales de ratones y humanos, descubriendo que el gen Piezo1, responsable de producir la proteína PIEZO1, fue altamente activo en las neuronas excitatorias del intestino, las cuales fueron las encargadas de liberar acetilcolina y desencadenar las contracciones musculares necesarias para el tránsito intestinal.

Para confirmar su hipótesis, modificaron genéticamente ratones para que las neuronas productoras de PIEZO1 brillaran en verde, lo que permitió observar la abundancia de esta proteína en dichas células.

En experimentos adicionales, los científicos sometieron tejido intestinal de ratones a diferentes niveles de presión. En roedores normales, el aumento de presión provocó contracciones intestinales, mientras que en aquellos modificados genéticamente para carecer de PIEZO1, estas contracciones no ocurrieron. Esto confirmó que esta proteína actuó como un sensor de presión que reguló el movimiento intestinal.

Además, al activar las neuronas que expresaron PIEZO1 mediante luz, los ratones expulsaron desechos intestinales el doble de rápido que los normales, mientras que al desactivar estas neuronas, la digestión se ralentizó significativamente.

Según Jackson, ”con el tiempo, podríamos haber estimulado PIEZO1 para acelerar la excreción, bloquearlo para tratar la diarrea o usarlo como un nuevo objetivo para tratar la inflamación intestinal en pacientes con EII”, siendo que este avance no solo amplió el conocimiento sobre la interacción entre los sistemas nervioso e inmunológico en el intestino, sino que también reforzó investigaciones previas que destacaron su papel en otros órganos como el cerebro, los pulmones y la piel.

Ejercicio e inflamación: su impacto en la motilidad intestinal

El estudio también exploró cómo factores externos como el ejercicio y la inflamación afectaron la función de PIEZO1 en el intestino. Según Jackson, “el ejercicio aceleró la evacuación intestinal, un fenómeno que quienes practicaron este deporte solían denominar ‘carreras de corredor’”. Para evaluar este comportamiento, los investigadores analizaron ratones con genes Piezo1 funcionales y ratones con este gen desactivado.

En los ratones normales, “correr en una cinta de correr aumentó el tránsito intestinal de desechos en ratones con genes Piezo1 funcionales. Estos ratones evacuaron tras tan solo 10 minutos de ejercicio”. Sin embargo, en los roedores con el gen Piezo1 desactivado, “este efecto no se observó”.

Esto sugirió que la proteína detectó el aumento de presión generado por el ejercicio y lo tradujo en una mayor motilidad intestinal. Este hallazgo pudo explicar por qué el ejercicio es recomendado para mejorar la salud digestiva.

Por otro lado, los investigadores analizaron el papel de PIEZO1 en la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), una afección caracterizada por inflamación crónica del colon. En modelos murinos de EII (modelos experimentales que utilizaron ratones), los roedores con PIEZO1 intacto mostraron un tránsito intestinal más rápido y una mejor protección de la capa de moco que recubrió el colon, en comparación con los ratones sin esta proteína.

Según los investigadores, estos efectos se debieron a la relación entre PIEZO1 y la acetilcolina, una sustancia química que no solo estimuló el movimiento muscular, sino que también actuó como un agente antiinflamatorio. La inflamación inducida por la EII pareció activar PIEZO1 para liberar acetilcolina, lo que redujo la inflamación y aceleró el tránsito intestinal. Sin embargo, en ausencia de PIEZO1, esta respuesta no ocurrió, lo que agravó los síntomas de la enfermedad.

Los expertos además destacaron que estos hallazgos pudieron revolucionar el tratamiento de la EII. En lugar de suprimir proteínas inflamatorias, como hicieron los medicamentos actuales, los futuros tratamientos pudieron centrarse en modular la actividad de PIEZO1 para liberar acetilcolina y combatir la inflamación de manera más específica y segura.

Según Jackson, “este enfoque habría sido significativamente diferente a la forma en que actuaron la mayoría de los medicamentos para la EII, que consistió en suprimir proteínas inflamatorias clave que pudieron hacer que los pacientes fueran vulnerables a las infecciones”.