Las moscas revelan la forma en que actúa el cerebro para enviar la señal de ‘saciedad’ y la posibilidad de conferir la capacidad de recuperación contra el impacto de las dietas altas en grasa.
¿Por qué las personas se ponen obesas? Malas elecciones alimenticias y comer en exceso parecen causas claras, sin embargo, ¿cuál es la causa raíz de estos comportamientos? Las personas extremadamente obesas podrían estar genéticamente predispuestas a ser afectadas desproporcionadamente cuando se encuentran refrigerios cargados de calorías y fácilmente disponibles. En otras palabras, parece que los genes de ciertas personas les ponen en un riesgo particular de subir más de peso que otras, en el panorama de los alimentos modernos.
Los científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor (CSHL) informan hoy en la publicación Cell Metabolism que han creado el primer modelo de obesidad genéticamente inducida en las moscas de la fruta. El modelo puede ser utilizado para estudiar formas de evitar los efectos adversos a la salud desatados por la tormenta perfecta que representa la predisposición genética a la obesidad y a las dietas altas en calorías y bajas en nutrientes.
El primer modelo de obesidad genéticamente inducida en las moscas de la fruta
Para crear el modelo de moscas, los investigadores manipularon un circuito neural en estos insectos, que han descubierto es sorprendentemente similar al que existe en los humanos y en otros mamíferos.
La hormona unpaired 1 similar a la leptina humana
La investigadora principal Jen Beshel, Ph.D., quien llevó a cabo los experimentos mientras realizaba una investigación posdoctoral en los laboratorios de Yi Zhong, Ph.D. y Josh Dubnau, Ph.D., explica que una hormona en las moscas, llamada unpaired 1, realiza la misma función que la hormona leptina en los humanos: después de que es liberada en las células, se acopla a receptores en el cerebro para decirle al cuerpo que deje de comer.
La leptina es el famoso generador de lo que los científicos llaman la señal de “saciedad” – la que te dice que estás lleno. La idea de administrar de forma terapéutica leptina a personas obesas para compensar las señales fallidas de la leptina inducidas genéticamente surgió de una investigación en ratones realizada en la Universidad de Rockefeller en los años 90.
La investigación de Beshel explora un nuevo terreno. La mayoría de los estudios sobre leptina hasta la fecha, aclara, han estado centrados en la leptina que se libera del tejido adiposo de los mamíferos, por ejemplo, las células adiposas localizadas por todo el cuerpo. Después de su liberación, la hormona cruza la barrera hematoencefálica, en donde se acopla a receptores en las células nerviosas del hipotálamo.
La unpaired 1, la hormona de la saciedad parecida a la leptina en las moscas, no se genera en tejido adiposo, sino de forma local, en el cerebro de las moscas. Ahí, de acuerdo con Beshel, se acopla a los receptores del cerebro de las moscas llamados Domeless – análogos al receptor de leptina en el cerebro de los mamíferos. Estos receptores Domeless de las moscas son muy similares a los hallados en los mamíferos – tan similares que pueden ser activados por la leptina humana. Este hecho condujo al consecuente descubrimiento de la unpaired 1, la hormona propia de las moscas que realiza esta función de enviar señales de saciedad.
“Realizamos manipulaciones genéticas en las cuales removimos la unpaired 1, específicamente del cerebro de las moscas,” dice Beshel. “Lo que obtuvimos fueron moscas con sobrepeso – moscas que no podían dejar de comer. No tenían la señal de saciedad, y esta señal se originaba en las neuronas mismas, no del tejido adiposo. Pudimos revertir esto en las neuronas de las moscas, añadiendo la secuencia genética que codifica la producción de la leptina humana. El forzar a las células del cerebro de las moscas a producir leptina humana ‘salvó’ a estas moscas gordas.”
Beshel también usó la manipulación genética para sustraer los receptores Domeless en un conjunto específico de neuronas que son el blanco de la unpaired 1, llamadas células de expresión del NPF. Estas son las equivalentes a las células de expresión del NPY en los mamíferos. En las moscas, las células NPF expresan un fragmento de proteína llamada neuropéptido F (al igual que como en los mamíferos, las células NPY expresan al neuropéptido Y).
El NPF en las moscas, como el NPY en los humanos, resulta ser un regulador principal del comportamiento al comer. En investigaciones previas en mamíferos, se ha mostrado que cuando la leptina se acopla a los receptores del hipotálamo, inhibe la actividad de las células de expresión del NPY. Beshel muestra que el circuito en las moscas que consiste de la unpaired 1, la Domeless, y el NPF funciona de la misma manera. El circuito ha sido conservado durante siglos de tiempo evolutivo, a pesar de las enormes diferencias entre las moscas y los humanos.
El futuro, la genética y la regulación de la leptina
“Ahora que hemos establecido este modelo de moscas, esperamos realizar miles de manipulaciones genéticas en este circuito neural para ver qué es lo que podría regular la liberación del análogo de la leptina, la unpaired 1,” afirma Beshel.
Esto es fascinante puesto que la leptina es la señal más estudiada que regula los circuitos neurales que controlan el balance de energía y el hambre en los mamíferos, y a pesar de esto, los mecanismos básicos que determinan la forma en que es producida, y qué es lo que controla su liberación, siguen siendo prácticamente desconocidos.
Con el descubrimiento de un sistema tan similar en las moscas, que son animales muy manejables experimentalmente, dice Beshel, “la esperanza es que la respuestas a dichas preguntas pueden ser encontradas rápidamente. Existen debates muy antiguos sobre las contribuciones relativas de la genética y el medio ambiente a la obesidad humana.” Beshel especula que las diferencias genéticas subyacentes podrían hacer a muchas personas mucho más sensibles al tipo de cambios de la dieta occidental que han ocurrido durante los últimos 50 años o más. Las personas con predisposición genética subirían mucho más de peso cuando llevan una dieta mala, que otras personas sin una predisposición genética así de fuerte (aunque también subirían de peso, claro está).
Esto es verdad en las moscas de gran tamaño de Beshel: comparadas con moscas que no tienen problemas con las señales de la secuencia unpaired 1-domeless-NPY, las moscas con la modificación genética subían mucho más de peso cuando se les daba acceso a fuentes abundantes de comida ricas en azúcares y grasas.
“Nuestra meta con el sistema de las moscas es analizar rápidamente a miles de candidatos diferentes para cosas que podrían, por ejemplo, conferir una capacidad de recuperación ante la comida alta en grasas,” dice Beshel.
La investigación discutida aquí fue auspiciada por el NIH – El Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de Comunicación (R01 DC013071).
“Un análogo de la leptina producido de forma local en el cerebro actúa por medio de un circuito neural conservado para modular los comportamientos relacionados con la obesidad en las moscas Drosophila” («A Leptin Analog Locally Produced in the Brain Acts via a Conserved Neural Circuit to Modulate Obesity-Linked Behaviors in Drosophila») aparece el 10 de enero de 2017 en Cell Metabolism. Los autores son: Jennifer Beshel, Josh Dubnau y Yi Zhong. La investigación puede ser obtenida en línea en: http://www.cell.com/cell-metabolism/home
Fuente: eurekalert.org
Fecha: 10 de enero de 2017
Link: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-01/cshl-pfa011017.php
Fuente original: Laboratorio Cold Spring Harbor
Sobre el Laboratorio Cold Spring Harbor
Fundado en 1890, el Laboratorio Cold Spring Harbor ha dado forma a investigación y educación médica contemporánea con programas de cáncer, neurociencias, biología vegetal y biología cuantitativa. Hogar de ocho ganadores del Premio Nobel, el laboratorio privado sin fines de lucro tiene 1100 empleados, incluyendo a 600 científicos, estudiantes y técnicos. El programa Meetings & Courses recibe a más de 12,000 científicos de todo el mundo cada año en sus campi de Long Island y Suzhou, China. La rama educativa de laboratorio también incluye una editorial académica, una escuela de posgrados y programas para estudiantes y maestros de escuela media y superior. Para más información, visite: http://www.cshl.edu
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