Las neuronas que nos hacen sentir hambre

Este artículo apareció originalmente en Revista Conocida.

Tal vez comience con una sensación de poca energía, o tal vez te estés poniendo un poco irritable. Es posible que tenga dolor de cabeza o dificultad para concentrarse. Tu cerebro te está enviando un mensaje: tienes hambre. Encontrar comida.

Los estudios en ratones han identificado un grupo de células llamadas neuronas AgRP cerca de la parte inferior del cerebro que pueden crear este hambre desagradable. incluso “hambriento”, sintiéndose. Se sientan cerca del suministro de sangre del cerebro, lo que les da acceso a las hormonas que llegan del estómago y del tejido adiposo que indican los niveles de energía. Cuando la energía es baja, actúan en una variedad de otras áreas del cerebro para promover la alimentación.

Al escuchar a escondidas las neuronas AgRP en ratones, los científicos han comenzado a desentrañar cómo estas células se encienden y alientan a los animales a buscar comida cuando tienen pocos nutrientes y cómo sienten comida aterrizando en el intestino para volver a apagar. Los investigadores también descubrieron que la actividad de las neuronas AgRP se altera en ratones con síntomas similares a los de la anorexia, y que la activación de estas neuronas puede ayudar a restaurar los patrones normales de alimentación en esos animales.

Comprender y manipular las neuronas AgRP podría conducir a nuevos tratamientos tanto para la anorexia como para la sobrealimentación. “Si pudiéramos controlar esta sensación de hambre, podríamos controlar mejor nuestras dietas”, dice Amber Alhadeff, neurocientífic a del Monell Chemical Senses Center en Filadelfia.

Comer o no comer

Las neuronas AgRP parecen ser actores clave en el apetito: desactivarlas en ratones adultos hace que los animales para de comer – pueden incluso morir de hambre. Por el contrario, si los investigadores activan las neuronas, los ratones saltan a sus platos de comida y atiborrarse.

Los experimentos en varios laboratorios en 2015 ayudaron a ilustrar lo que hacen las neuronas AgRP. Los investigadores encontraron que cuando los ratones no habían comido lo suficiente, las neuronas AgRP despedido con más frecuencia. Pero solo la vista o el olor de la comida, especialmente algo delicioso como la mantequilla de maní o un beso de Hershey, fue suficiente para amortiguar esta actividad, en segundos. A partir de esto, los científicos concluyeron que las neuronas AgRP hacen que los animales busquen comida. Una vez que se ha encontrado comida, dejan de disparar con tanta fuerza.

Un equipo de investigación, dirigido por el neurocientífico Scott Sternson en el Campus de Investigación Janelia en Ashburn, Virginia, también mostró que la actividad de las neuronas AgRP parece hacer que los ratones se sientan mal. Para demostrar esto, los científicos diseñaron ratones para que las neuronas AgRP comenzaran a activarse cuando la luz brillaba en el cerebro con una fibra óptica (la fibra aún permitía que los ratones se movieran libremente). Colocaron estos ratones diseñados en una caja con dos áreas distintas: una de color negro con un piso de rejilla de plástico, la otra blanca con un piso de papel de seda suave. Si los investigadores activaban las neuronas AgRP cada vez que los ratones entraban en una de las dos áreas, los ratones comenzaban a evitar esa región.

Sternson, ahora en la Universidad de California en San Diego, concluyó que la activación de AgRP se sintió “ligeramente desagradable”. Eso tiene sentido en la naturaleza, dice: cada vez que un ratón abandona su nido, está en riesgo de los depredadores, pero debe superar este miedo para poder buscar comida y comer. “Estas neuronas AgRP son una especie de impulso que, en un entorno peligroso, vas a salir y buscar comida para seguir con vida”.

El estudio de Sternson de 2015 había demostrado que, si bien la vista o el olor de la comida calman las neuronas AgRP, es solo temporal: la actividad vuelve a subir si el ratón no puede seguir y comerse el bocadillo. A través de experimentos adicionales, Alhadeff y sus colegas descubrieron que lo que apaga las neuronas AgRP de manera más confiable es calorías aterrizando en el intestino.

El ratón dormido en este video ha sido diseñado para que cuando la luz azul brille en su cerebro, las neuronas AgRP se activen. El ratón está descansando después de una noche en la que tuvo mucho que comer. Cuando los investigadores encienden la luz azul, el ratón se despierta y come más, aunque está saciado.
CRÉDITO: DANIEL KROEGER / MICHAEL KRASHES

Primero, el equipo de Alhadeff alimentó a los ratones con una golosina sin calorías: un gel con edulcorante artificial. Cuando los ratones comieron el gel, la actividad de las neuronas AgRP disminuyó, como se esperaba, pero solo temporalmente. A medida que los ratones aprendieron que no se podían obtener nutrientes de este refrigerio, sus neuronas AgRP respondieron cada vez menos a cada bocado. Por lo tanto, a medida que los animales aprenden si una golosina realmente los nutre, las neuronas ajustan el dial del hambre en consecuencia.

Luego, el equipo usó un catéter implantado a través del abdomen para administrar calorías, en forma de la bebida nutricional Asegúrese, directamente al estómago. Esto pasó por alto cualquier señal sensorial de que se acercaba la comida. Y resultó en una caída más prolongada en la actividad de AgRP. En otras palabras, son los nutrientes de los alimentos los que apagan las neuronas AgRP durante un tiempo prolongado después de una comida, concluyó Alhadeff.

Desde entonces, Alhadeff ha comenzado a decodificar el mensajes que el estómago envía a las neuronas AgRP, y encontró que depende del nutriente. La grasa en el intestino activa una señal a través del nervio vago, que se extiende desde el tracto digestivo hasta el cerebro. La glucosa de azúcar simple envía señales al cerebro a través de los nervios de la médula espinal.

Su equipo ahora está investigando por qué existen estos múltiples caminos. Ella espera que al comprender mejor cómo las neuronas AgRP impulsan la búsqueda de alimentos, los científicos eventualmente puedan encontrar formas de ayudar a las personas a evitar los kilos no saludables. Aunque los científicos y las personas que hacen dieta han estado buscando tales tratamientos durante más de un siglo, ha sido difícil identificar tratamientos fáciles, seguros y efectivos. El última clase de medicamentos para bajar de pesocomo Wegovy, actúan en parte sobre las neuronas AgRP pero tienen efectos secundarios desagradables como náuseas y diarrea.

Es probable que las terapias dirigidas solo a las neuronas AgRP no resuelvan por completo el problema del peso, porque la búsqueda de alimentos es solo un componente del control del apetito, dice Sternson, quien revisó los principales controladores del apetito en el Revisión anual de fisiología en 2017. Otras áreas del cerebro que detectan saciedad y hacer que la comida alta en calorías sea placentera también juegan papeles importantes, dice. Es por eso que, por ejemplo, comes ese trozo de pastel de calabaza al final de la comida de Acción de Gracias, aunque ya estés lleno de pavo y puré de papas.

foto de nutrición
Tres sistemas neuronales diferentes controlan la sensación de hambre y la ingesta de alimentos. Si el cuerpo tiene poca energía, las neuronas AgRP se activan, lo que se siente desagradable y hace que el animal busque comida. La comida también crea sentimientos positivos independientemente del estado de energía del cuerpo, manteniendo el deseo de comer incluso si el cuerpo no tiene déficit de energía. Y las señales de saciedad o náuseas le dicen al cerebro que el animal no tiene hambre y hacen que deje de comer.

Superando la anorexia

La otra cara de comer en exceso es anorexia, y allí también, los investigadores piensan que investigar las neuronas AgRP podría conducir a nuevas estrategias de tratamiento. Las personas con anorexia evitan la comida, hasta el punto de perder peso peligrosamente. “Comer alimentos es realmente aversivo”, dice Ames Sutton Hickey, neurocientífico de la Universidad de Temple en Filadelfia. No existe un medicamento específico para la anorexia; el tratamiento puede incluir psicoterapia, medicamentos generales como antidepresivos y, en los casos más graves, alimentación forzada a través de un tubo que pasa por la nariz. Las personas con anorexia también suelen ser inquietas o hiperactivas y pueden hacer ejercicio en exceso.

Los investigadores pueden estudiar la afección utilizando un modelo de ratón de la enfermedad conocida como anorexia basada en la actividad o ABA. Cuando los científicos limitan la comida disponible para los ratones y les proporcionan una rueda para correr, algunos ratones entran en un estado similar a la anorexia, comen menos de lo que se les ofrece y corren en la rueda incluso durante el día, cuando los ratones normalmente están inactivos . “Es algo adictivo notable lo que les sucede a estos animales”, dice Tamas Horvath, neurocientífico de la Escuela de Medicina de Yale. “Básicamente les encanta no comer y hacer ejercicio”.

No es un modelo perfecto para la anorexia. Los ratones, presumiblemente, no enfrentan ninguna de las presiones sociales para mantenerse delgados que enfrentan los humanos; por el contrario, las personas con anorexia no suelen tener límites en su acceso a los alimentos. Pero es uno de los mejores imitadores de la anorexia que existen, dice Alhadeff: “Creo que es lo mejor que tenemos”.

Para descubrir cómo las neuronas AgRP podrían estar involucradas en la anorexia, Sutton Hickey monitoreó cuidadosamente la ingesta de alimentos de los ratones ABA. Los comparó con ratones que recibieron una dieta restringida, pero tenían una rueda de ejercicio bloqueada y no desarrollaron ABA. Descubrió que los ratones ABA comían menos comidas que los otros ratones. Y cuando comieron, su actividad de AgRP no disminuyó como debería haberlo hecho después de llenar sus estómagos. Algo fue mal con la forma en que las neuronas respondieron a las señales de hambre y comida.

Sutton Hickey también descubrió que podía solucionar el problema cuando diseñó ratones ABA para que las neuronas AgRP entraran en acción cuando los investigadores inyectaran una determinada sustancia química. Estos ratones, cuando fueron tratados con el químico, comieron más comidas y aumentaron de peso. “Eso habla mucho de la importancia de estas neuronas”, dice Horvath, que no participó en el trabajo. “Muestra que estas neuronas son buenas, no malas”.

Sutton Hickey dice que el siguiente paso es descubrir por qué las neuronas AgRP responden de manera anormal en los ratones ABA. Ella espera que pueda haber alguna molécula clave a la que pueda dirigirse con un medicamento para ayudar a las personas con anorexia.

En general, el trabajo en las neuronas AgRP les está dando a los científicos una idea mucho mejor de por qué comemos cuando lo hacemos, así como nuevas pistas, tal vez, sobre medicamentos que podrían ayudar a las personas a cambiar los trastornos alimentarios, ya sea que consuman demasiado o muy poco. , en hábitos saludables.

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Este artículo apareció originalmente en Revista conocida, un esfuerzo periodístico independiente de Annual Reviews. Regístrese para el Boletin informativo.

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