Mientras investigan el sistema de aprendizaje y memoria del cerebro, los científicos de Johns Hopkins dicen que tropezaron con un nuevo tipo de célula nerviosa que parece controlar los comportamientos de alimentación en ratones. El hallazgo, informan, agrega detalles significativos a la forma en que los cerebros le dicen a los animales cuándodejar de comer y, si se confirma en humanos, podría conducir a nuevas herramientas para combatir la obesidad. La revista publicará los detalles del estudio ciencia el 18 de marzo de 2016.
"Cuando el tipo de célula cerebral que descubrimos se dispara y envía señales, nuestros ratones de laboratorio dejan de comer poco después", dice Richard Huganir, Ph.D., director del Departamento de Neurociencia de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins."Las señales parecen decirles a los ratones que han tenido suficiente".
Huganir dice que el descubrimiento de su equipo surgió de los estudios de las proteínas que fortalecen y debilitan las intersecciones, o sinapsis, entre las células cerebrales. Estos son un objetivo importante de investigación debido a la fuerza de la sinapsis, particularmente entre las células en el hipocampo y la corteza cerebral, es importante en el aprendizaje y la memoria.
En una búsqueda de detalles sobre la fuerza de la sinapsis, Huganir y el estudiante graduado Olof Lagerlöf, MD, se centraron en la enzima OGT, un catalizador biológico involucrado en muchas funciones corporales, incluido el uso de insulina y la química del azúcar. El trabajo de la enzima es agregar unmolécula llamada N-acetilglucosamina GlcNAc, un derivado de la glucosa, a las proteínas, un fenómeno descubierto por primera vez en 1984 por Gerald Hart, Ph.D., director del Departamento de Química Biológica de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y co-líder deel estudio actual. Al agregar moléculas GlcNAc, OGT altera el comportamiento de las proteínas.
Para conocer el papel de OGT en el cerebro, Lagerlöf eliminó el gen que lo codifica de las células nerviosas primarias del hipocampo y la corteza en ratones adultos. Incluso antes de mirar directamente el impacto de la eliminación en los cerebros de los roedores,Lagerlöf informa que notó que los ratones duplicaron su peso en solo tres semanas. Resultó que la acumulación de grasa, no la masa muscular, fue la responsable.
Cuando el equipo monitoreó los patrones de alimentación de los ratones, descubrieron que los que no tenían OGT comían la misma cantidad de comidas, en promedio, 18 al día que sus compañeros de camada normales, pero se demoraron más en la comida y consumieron más calorías encada comida. Cuando su ingesta de alimentos se limitaba a la de una dieta normal de laboratorio, ya no aumentaban de peso extra, lo que sugiere que la ausencia de OGT interfiere con la capacidad de los animales para sentir cuando estaban llenos.
"Estos ratones no entienden que han tenido suficiente comida, por lo que siguen comiendo", dice Lagerlöf.
Debido a que no se sabe que el hipocampo y la corteza regulan directamente los comportamientos de alimentación en roedores u otros mamíferos, los investigadores buscaron cambios en otras partes del cerebro, particularmente en el hipotálamo, que se sabe que controla la temperatura corporal, la alimentación, el sueño y el metabolismo.Allí, descubrieron que faltaba OGT en un pequeño subconjunto de células nerviosas dentro de un grupo de neuronas llamado núcleo paraventricular.
Lagerlöf dice que ya se sabía que estas células enviaban y recibían múltiples señales relacionadas con el apetito y la ingesta de alimentos. Cuando buscó cambios en los niveles de esos factores que podrían atribuirse a la ausencia de OGT, descubrió que la mayoría de ellos eranno se ve afectado, y la actividad del apetito indica que muchos otros grupos de investigación en los que se han centrado no parecen estar causando el aumento de peso, agrega.
A continuación, el equipo examinó la actividad química y biológica de las células negativas para OGT. Al medir la actividad eléctrica de fondo en las células cerebrales no activas, los investigadores estimaron el número de sinapsis entrantes en las células y descubrieron que eran tres veces menos, en comparación con las células normales.
"Ese resultado sugiere que, en estas celdas, OGT ayuda a mantener las sinapsis", dice Huganir. "El número de sinapsis en estas celdas era tan bajo que probablemente no reciben suficiente información para disparar. A su vez, eso sugiere queestas células son responsables de enviar el mensaje para dejar de comer ".
Para verificar esta idea, los investigadores manipularon genéticamente las células en el núcleo paraventricular para que agregaran proteínas sensibles a la luz azul a sus membranas. Cuando estimulaban las células con un haz de luz azul, las células dispararon y enviaron señales aotras partes del cerebro, y los ratones disminuyeron la cantidad que comieron en un día en aproximadamente un 25 por ciento.
Finalmente, debido a que se necesita glucosa para producir GlcNAc, pensaron que los niveles de glucosa, que aumentan después de las comidas, podrían afectar la actividad de OGT. De hecho, descubrieron que si agregaban glucosa a las células nerviosas en las placas de Petri, el nivel de proteínascon la adición de GlcNAc aumentó en proporción a la cantidad de glucosa en los platos. Y cuando observaron las células en el núcleo paraventricular de ratones que no habían comido en mucho tiempo, vieron niveles bajos de proteínas decoradas con GlcNAc.
"Todavía hay muchas cosas sobre este sistema que no sabemos", dice Lagerlöf, "pero creemos que la glucosa funciona con OGT en estas células para controlar el 'tamaño de porción' para los ratones. Creemos que hemos encontrado unnuevo receptor de información que afecta directamente la actividad cerebral y el comportamiento de alimentación, y si nuestros hallazgos se confirman en otros animales, incluidas las personas, pueden avanzar en la búsqueda de drogas u otros medios para controlar el apetito ".
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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