Casi todos conocen la sensación. Estás en un restaurante o una comida festiva, y tu estómago te dice que está lleno, así que lógicamente sabes que debes dejar de comer.
Pero lo que estás comiendo sabe tan bien, o tus amigos y familiares todavía están comiendo, o no consigues este regalo con mucha frecuencia. Así que continúas.
Un nuevo estudio explora el misterio de por qué sucede esto, en el nivel más básico en el cerebro. Muestra que dos pequeños grupos de células luchan por el control del comportamiento de alimentación, y el que impulsa la alimentación domina al que dicedetener.
También muestra que el propio sistema opioide natural del cerebro se involucra, y que bloquearlo con el medicamento naloxona puede detener el consumo excesivo.
Los investigadores estudiaron ratones, no comer en exceso a los humanos. Pero sí notaron que los hallazgos podrían ayudar a informar la lucha contra la epidemia mundial de obesidad.
El equipo, del Instituto de Neurociencia Molecular y del Comportamiento de la Universidad de Michigan, publicó su trabajo en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los dos grupos de células cerebrales que observaron, llamados POMC y AgRP, son vecinos de al lado en una región profunda del cerebro llamada núcleo arqueado, o Arc, dentro de una región más grande llamada hipotálamo, que es un regulador maestro de la motivacióncomportamientos.
El neurocientífico y profesor del Departamento de Psiquiatría de la UM, Huda Akil, Ph.D., dirigió el equipo de investigación. Ella dice que el descubrimiento implicó una fuerte dosis de serendipia.
"Utilizamos un enfoque transgénico para abordar específicamente las neuronas POMC para la estimulación optogenética, y esperábamos ver una disminución en el apetito. En cambio, vimos un efecto realmente notable", dice ella. "Los animales comieron como locos; durante elmedia hora después de la estimulación, comieron el suministro de alimentos para un día completo "
Una historia de dos genes
Investigaciones previas, incluido el trabajo realizado en varios laboratorios de UM, mostraron que la región Arc, y específicamente las neuronas POMC y AgRP, juegan un papel clave en el comportamiento de alimentación.
El gen llamado POMC abreviatura de pro-opiomelanocortina tiene múltiples funciones: codifica una hormona del estrés llamada ACTH, un opioide natural llamado beta-endoprina y varias otras moléculas llamadas melanocortinas.
El primer gen de mamífero que se clonó, también fue el primer gen que los científicos visualizaron en el cerebro de un mamífero utilizando una técnica llamada hibridación in situ, trabajo que fue dirigido por Stan Watson, MD, Ph.D., quientambién fue coautor del nuevo artículo. Otro investigador de la UM, Roger Cone, Ph.D., clonó por primera vez los receptores de melanocortinas producidas por POMC y demostró su papel en la ingesta de alimentos, la regulación energética y la obesidad.
Los productos de POMC obtienen oposición de los productos del gen AgRP, cuyo nombre es la abreviatura de péptido relacionado con el gen Agouti. Watson también mapeó la ubicación de las células AgRP en el cerebro, y el equipo de Cone determinó su papel en la alimentación y la obesidad.
En general, POMC actúa como un freno en la alimentación cuando recibe ciertas señales del cuerpo, y AgRP actúa como un pedal acelerador, especialmente cuando la comida es escasa o ha pasado algún tiempo desde una comida.
Pero el nuevo estudio muestra por primera vez cómo se relaciona su actividad entre sí, gracias a una técnica llamada optogenética. Al enfocarse en las características moleculares únicas de un grupo particular de neuronas, hace posible que los científicos apunten o aborden, esas celdas específicamente y las activa selectivamente.
Una búsqueda de respuestas
El hallazgo optogenético fortuito sobre los ratones que comieron en exceso desencadenó una búsqueda de la razón por la que comían en exceso, dirigido por el científico investigador Qiang Wei, Ph.D., que trabaja con otros en el laboratorio de Akil.
La respuesta fue que mientras estimulaban optogenéticamente las células POMC, también estimulaban involuntariamente un subconjunto de células AgRP cercanas. Los dos tipos de células se originan de las mismas células progenitoras durante el desarrollo embrionario. Ese patrimonio común significaba que el enfoque transgénicoAkil y sus colegas solían abordar el POMC capturado no solo las neuronas POMC sino también un segmento del sistema neuronal AgRP.
En otras palabras, habían activado tanto el freno como el acelerador para comer. Cuando ambos tipos de células se activaron, la señal de "seguir comiendo" de las células AgRP superó la señal de "dejar de comer" de las células POMC ".ambos son estimulados a la vez, AgRP roba el espectáculo ", dice Akil.
Luego, los investigadores utilizaron una técnica diferente, dirigiéndose a las células con un virus inyectado en lugar de un transgen, para enfocar la estimulación optogenética solo en las neuronas POMC y asegurarse de que las neuronas AgRP no se activaran.
Descubrieron que estimular solo las células POMC causaba una disminución significativa en la alimentación, y se sorprendieron de lo rápido que sucedió. Akil señala que investigaciones anteriores habían mostrado efectos lentos de la estimulación POMC en la alimentación, pero en estos experimentos anteriores, los ratones habíancomido recientemente, mientras que los ratones en el estudio de UM tenían un poco de hambre.
El equipo también usó un nuevo método llamado CLARITY para visualizar en 3-D las vías que comienzan a partir de las neuronas POMC y AgRP. Estas vías de las neuronas, una vez activadas, pueden desencadenar una sensación de plenitud, llamada saciedad, oel impulso de comer. Unieron imágenes de neuronas activadas en una computadora, para crear videos en 3-D que muestran el alcance de las neuronas. Las videos se pueden ver aquí: http://michmed.org/EXGOq
Luego, los investigadores usaron un método llamado activación de c-fos para profundizar en los efectos posteriores de la activación de las neuronas POMC y AgRP, y mostraron que sus efectos se extienden por todo el cerebro, incluso en la corteza, que gobierna la función como la atención,percepción y memoria.
Dado que POMC codifica un opioide natural B-Endorphin, los autores preguntaron si la activación de este sistema desencadena el propio sistema analgésico natural del cuerpo, llamado sistema opioide endógeno. Encontraron que la activación de POMC bloqueó el dolor, pero que esto se invirtiópor el fármaco antagonista opioide naloxona.
Curiosamente, la activación de AgRP, que desencadenó la alimentación, también activó el sistema opioide en el cerebro. "Cuando administramos naloxona, que bloquea los receptores opioides, el comportamiento de alimentación se detuvo", dice Akil. "Esto sugiere que el cerebro poseeel sistema opioide endógeno puede desempeñar un papel en el deseo de comer más allá de lo que se necesita "
Más que solo señales metabólicas
La participación de la corteza y los sistemas opioides lleva a Akil y sus colegas a pensar en cómo los resultados podrían relacionarse con la experiencia humana. Aunque los ratones y los humanos son muy diferentes, Akil especula que el bombardeo de nuestros sentidos con vistas y olores relacionados conla comida, y las interacciones sociales relacionadas con la comida, pueden estar involucradas en alentar a comer en exceso.
Quizás, dice ella, estos factores se combinan para provocar que nos interesemos en comer cuando ni siquiera tenemos hambre, y la batalla entre las señales de "parar" y "seguir adelante" se pierde.
"Nuestro trabajo muestra que las señales de saciedad, de haber comido lo suficiente, no son lo suficientemente potentes como para luchar contra el fuerte impulso de comer, que tiene un gran valor evolutivo", dice. Señala que otros investigadores están buscandoen los bloqueadores de los receptores de opiáceos como posibles ayudas para la dieta, y que también es importante estudiar las vías que se activan con los productos de las células POMC y AgRP, así como las diferencias individuales en todos estos sistemas.
Muchos estudios en humanos han analizado los aspectos metabólicos del impulso de comer y comer en exceso, por ejemplo, las señales metabólicas que viajan entre el cuerpo y el cerebro en forma de péptidos como la leptina y la grelina. Pero Akil dice que hayparece ser un sistema neuronal fuerte involucrado en comer en exceso que resulta de desencadenantes perceptuales, emocionales y sociales, y que no recibe suficiente atención científica.
"Hay toda una industria basada en atraerlo a comer, lo necesite o no, a través de señales visuales, empaques, olores, asociaciones emocionales", dice ella. "La gente tiene hambre con solo mirarlos, y necesitamos estudiarlas señales neuronales involucradas en esos mecanismos de atención y percepción que nos llevan a comer "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Medicina de Michigan - Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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