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Dr. Fernando D. Saraví La ingesta de alimentos es una función imprescindible desde el punto de vista biológico, tanto para la supervivencia del individuo como para la preservación de la capacidad reproductiva de la especie. Por una parte la alimentación cumple la importante función de mantener las reservas de energía y los niveles plasmáticos de nutrientes. Por otra parte, la alimentación normalmente es una actividad placentera. Estos dos aspectos, el homeostático (nutricional) y el hedónico (placentero) interactúan de manera compleja en regular la conducta alimentaria. Otros factores, que luego se mencionarán, modulan estos dos impulsos básicos de la regulación de la ingesta de alimentos. La regulación de la ingesta de alimentos es un tema de por sí interesante, pero su conocimiento se ha tornado crucial en la medicina del siglo XXI debido al alarmante aumento en la prevalencia de obesidad en la población mundial, tanto en países de ingresos altos como medianos. Nuestro país no es ajeno al problema. Cerca de la mitad de nuestra población adulta tiene un índice de masa corporal > 25 kg/m2 y en 15 % del total el índice es > 30 kg/m2, lo cual define operativamente la obesidad. En niños y adolescentes la prevalencia es menor, pero está creciendo rápidamente (en esta población la obesidad se define como una masa corporal igual al percentilo 97 para la edad y sexo, o mayor). Por ej., en la Argentina, la prevalencia de obesidad en niños de 5 años o menos oscila entre 5 % y 13 % según la provincia. Los niños y adolescentes obesos tienen un riesgo muy alto ser obesos en la edad adulta. La obesidad aumenta la incidencia de un gran número de trastornos, en particular diabetes tipo 2, hipertensión arterial, apoplejía y enfermedad coronaria (Fig. 1). Por definición, la obesidad se debe a una ingesta calórica superior a las necesidades energéticas del individuo, de modo que el exceso se deposita como grasa corporal. La vasta mayoría de los casos de obesidad es atribuible a factores ambientales, como la vasta oferta de alimentos muy sabrosos y ricos en calorías a precios accesibles, sumada a la menor actividad física. Se estima que solamente 0.5 % de los casos de obesidad (1 cada 200) obedecen a causas genéticas. La mayoría de las especies animales, incluida la especie humana, no se alimentan de manera continua sino episódica, en comidas discretas separadas por intervalos de varias horas durante los cuales no se ingieren alimentos. La ingesta calórica diaria depende de la cantidad de comidas y del tamaño de cada comida. La conducta alimentaria puede dividirse en un aspecto apetitivo, que se refiere al deseo de ingerir alimentos y provoca su búsqueda, y un aspecto consumatorio, donde el deseo se satisface y en consecuencia desaparece – condición llamada saciedad. Regulación de la ingesta de alimentos Posgrado-00 Sello Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 2 Regulación homeostática El sistema nervioso central recibe constantemente información sobre el estado energético corporal, tanto para decisiones inmediatas (ocasión y tamaño de la comida) como para el mantenimiento a largo plazo de la masa corporal. Durante mucho tiempo se pensó que la regulación de la ingesta estaba determinada por una señal singular o unas pocas señales nerviosas o humorales. Hoy se piensa que la ingesta de alimentos es regulada por múltiples señales, que en algunos casos tienen efectos sinérgicos mientras que en otros casos compiten entre sí. Las señales que contribuyen a la regulación de la ingesta son de dos clases: unas se relacionan con la cantidad de grasa corporal (adiposidad) y otras que indican hambre o saciedad. Un ejemplo de señal de adiposidad es la leptina; un ejemplo de señal de hambre es la ghrelina y uno de señal de saciedad es la colecistokinina. En la Fig. 2 se presenta un esquema general de la regulación homeostática. En términos generales, las señales reguladoras pueden ser: 1. Hormonas: Las ya citadas leptina, ghrelina y colecistokinina, y también la insulina. 2. Nutrientes: Glucosa y ácidos grasos. 3. Nerviosas: Aferencias vagales. Cuando existe deficiencia de nutrientes y bajos depósitos de grasa, el sistema nervioso activa mecanismos que promueven la conducta alimentaria y la producción hepática de glucosa. Por el contrario, en caso de abundancia, el sistema nervioso inhibe la conducta alimentaria y promueve la acumulación de grasa y el consumo de energía metabólica. Desde la primera mitad del siglo XX se sabe que, en animales, las lesiones localizadas del hipotálamo medial causan hiperfagia y aumento de peso, mientras que las lesiones del hipotálamo lateral tienen el efecto opuesto. Tales alteraciones se producían sin cambios en la función hipofisiaria, Esto llevó a postular la existencia de un “centro de la saciedad” medial, cuya destrucción causaba la hiperfagia y un “centro del hambre” lateral, cuya destrucción causaba la hipofagia. Los cambios en la masa corporal se producían principalmente como consecuencia de las alteraciones en la alimentación, aunque tempranamente se notó que las lesiones mediales eran también seguidas por menor actividad física y reducción en el consumo de oxígeno. El avance de la investigación ha mostrado que, si bien el esquema postulado era simplista, el hipotálamo tiene un papel central no solamente en la detección de las señales de adiposidad y saciedad, sino también en las señales relacionadas con el aspecto gratificante (hedónico) de la ingesta de alimentos, provenientes de centros superiores. Además, el hipotálamo integra las diversas señales descendentes y periféricas para instrumentar la conducta alimentaria. EL NÚCLEO ARCUATO En particular, el núcleo arcuato, situado en el hipotálamo mediobasal, en la vecindad del tercer ventrículo, posee dos poblaciones de neuronas cuyas actividades tiene efectos marcados y opuestos sobre la ingesta de alimentos, el equilibrio energético y la glucemia. Una de estas poblaciones neuronales co- expresa el neuropéptido Y (NPY, llamado asi por la abundancia de tirosina [Y] en su estrucutra) y el péptido relacionado con agouti o AgRP (agouti es una proteína que, en animales, regula la pigmentación de la piel; no tiene función conocida en humanos). Estos péptidos tienen efectos orexígenos (promueven la ingesta de alimentos) y anabólicos. La otra población neuronal promueve la anorexia y el catabolismo. Estas neuronas co-expresan el transcripto relacionado con cocaína y anfetamina (CART) y la proopiomelanocortina (POMC), el precursor Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 3 de la corticotropina, la β-endorfina y las hormonas melanóforo-estimulantes (MSH). Estas últimas, y en particular la α-MSH, actúa sobre receptores específicos, en especial MC3R y MC4R. La ablación genética de las neuronas CART/POMC causa hiperfagia. Su activación causa hipofagia de desarrollo lento. Por otra parte, la activación de las neuronas NPY/AgRP causa una rápida y marcada hiperfagia. Su ablación causa hipofagia en el animal adulto, pero este efecto no se observa si la ablación se realiza en el período postnatal, lo cual sugiere que el organismo en desarrollo puede adaptarse a la ausencia de las neuronas NPY/AgRP. Los efectos opuestos de las neuronas NPY/AgRP y CART/POMC se deben en gran parte a que ejercen acciones antagónicas mediante sus conexiones con las mismas neuronas efectoras. El AgRP es un antagonista endógeno de los receptores MCR, capaz de bloquear el efecto anorexigeno de la α-MSH. Además, la población de neuronas NPY/AgRP puede inhibir a las neuronas CART/POMC por sinapsis gabaérgicas (Fig. 3). La supresión permanente de la liberación de GABA por las neuronas NPY/AgRP en ratones produce un fenotipo delgado y resistente a la obesidad, que tiene una respuesta atenuada a la hormona orexígena ghrelina.El núcleo arcuato está situado en una región donde la barrera hematoencefálica está ausente o atenuada, por lo cual sus neuronas pueden ser afectadas por sustancias presentes en el plasma. Además, está situado en la vecindad del tercer ventrículo, por lo cual también puede responder a estímulos químicos presentes en el líquido cefalorraquídeo. Las principales señales periféricas que regulan la actividad de estas poblaciones neuronales son las hormonas leptina e insulina y los nutrientes (glucosa, ácidos grasos y algunos aminoácidos). Todas estas señales tienden a reducir la actividad de las neuronas NPY/AgRP y a aumentar la actividad de las neuronas CART/POMC. Leptina Hace 20 años (1994) se descubrió una hormona peptídica de 16 kDa y 167 aminoácidos. El gen que la codifica se llamó Ob (por obeso), ya que los ratones homocigotos para mutaciones inactivantes de este gen sufren obesidad severa. Sin embargo, como la hormona normal previene la obesidad, no se la llamó “obesina” sino leptina (del griego lepthos = delgado). Desde entonces, se han hallado algunos casos de obesidad humana debidos a mutaciones en el gen Ob. Estos pacientes presentan marcada hiperfagia, obesidad severa, hipogonadismo y trastornos de la inmunidad. La administración de leptina recombinante revierte por completo el fenotipo (Fig. 4). La leptina es secretada por los adipocitos en proporción con la masa de grasa corporal, aunque la relación no es lineal (Fig. 5). La leptina inhibe la ingesta de alimentos y aumenta el consumo de energía; cuando la leptina disminuye aumenta el apetito y se reduce el consumo de energía. Por tanto, la leptina se considera una señal fundamental para mantener constante la reserva energética representada por la grasa corporal. Aunque el descubrimiento de la leptina generó interés en su posible uso para el tratamiento de la obesidad, esta expectativa no se cumplió, ya que la mayoría de las personas obesas tienen niveles plasmáticos elevados de leptina, pero son resistentes a su efecto anorexígeno. Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 4 El receptor para leptina existe en varias isoformas, provenientes de empalmes alternativos del producto de un único gen. La principal forma del receptor es la llamada “b” (LepRb). El efecto de la leptina sobre la ingesta, la masa adiposa y el metabolismo energético se ejerce principalmente a través del sistema nervioso central, ya que la deleción del LepRb solamente en el cerebro produce un fenotipo prácticamente idéntico a la deleción del LepRb en todo el cuerpo. El LepRb está acoplado a kinasas tipo Janus (JAK), que activan varias vías de señalización intracelular; en particular. el factor de transcripción STAT3, la fosfoinositol 3 kinasa (PI3K) y las kinasas activadas por señales extracelulares (ERK) y activadas por mitógenos (MAPK). El efecto anorexígeno se ejerce principalmente en el núcleo arcuato, donde la leptina: 1. Reduce la síntesis y secreción de NPY y AgRP. 2. Reduce la inhibición gabaérgica de las neuronas NPY/AgRP sobre las neuronas CART/POMC. 3. Disminuye la excitabilidad de las neuronas NPY/AgRP por efecto sobre canales de Ca2+. 4. Estimula la síntesis de POMC. 5. Aumenta la excitabilidad de las neuronas CART/POMC por efectos sobre los canales de Ca2+ y canales iónicos inespecíficos. En síntesis, la leptina inhibe las neuronas que estimulan la ingesta y reducen el gasto energético y estimula las neuronas que inhiben la ingesta y aumentan el gasto energético. Adicionalmente, la leptina atenúa los efectos lipogénicos de la insulina en el tejido adiposo y el hígado; además estimula la lipólisis en el tejido adiposo y el consumo de ácidos grasos por β-oxidación en el músculo esquelético. La leptina tiene muchos otros efectos biológicos sobre los aparatos circulatorio, respiratorio y reproductivo y el sistema inmune, que no se tratarán aquí. Insulina La química, vías de señalización intracelular y acciones de la insulina se tratan en detalle en METABOLISMO INTERMEDIO, PÁNCREAS ENDOCRINO Y REGULACIÓN DE LA GLUCEMIA. La insulina no es un regulador importante de la utilización cerebral de glucosa. No obstante, su receptor se expresa en muchas neuronas y su presencia en el sistema nervioso central es Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 5 necesaria para la homeostasis de la glucemia y la regulación de la masa corporal. Las vías de señalización de la insulina son diferentes que las de la leptina, pero muestran cierta superposición (Fig. 6). En particular, ambas hormonas activan a la kinasa de fosfatidilinositol (PI3K). La PI3K regula la excitabilidad neuronal porque estimula canales de K+ sensibles al ATP (KATP). La insulina causa hiperpolarización y disminución de la excitabilidad de las neuronas NPY/AgRP. La insulina tiene un efecto inhibidor de la ingesta similar al de la leptina, aunque menos intenso. La acción de la insulina en el núcleo arcuato cumple un papel indispensable en la supresión de la producción hepática de glucosa en la rata y posiblemente en humanos. La inyección de insulina en los ventrículos cerebrales estimula la lipogénesis. Nutrientes La concentración plasmática de glucosa, ácidos grasos y ciertos aminoácidos también funciona como señal que modifica la conducta alimentaria y el balance energético. En el hipotálamo existen dos clases de neuronas que son sensibles a la glucosa: Neuronas estimuladas por glucosa, más abundantes en el hipotálamo lateral, y neuronas inhibidas por glucosa, especialmente en el hipotálamo medial. En el núcleo arcuato, las neuronas NPY/AgRP son inhibidas y las CART/POMC son estimuladas por la glucosa. El efecto de la glucosa se ejerce en parte por modulación de la actividad de la kinasa sensible a AMP (AMPK) y en parte por activación de canales KATP. El acceso de ácidos grasos libres al sistema nervioso central depende de su concentración plasmática. Los ácidos grasos de cadena larga (LCFA) son esterificados por la acil- coenzima A sintetasa (Fig. 7) y son transferidos a las mitocondrias por la carnitina palmitoil transferasa para su β-oxidación. La tasa de transferencia es regulada por la malonil-CoA, que inhibe la citada transferasa. La acumulación de malonil CoA se produce por exceso de nutrientes y es una señal que promueve el ayuno y la disminución de la producción de glucosa. La producción de malonil-CoA es inhibida por la AMPK, cuya actividad es, a su vez, estimulada por el ayuno, la hipoglucemia, la ghrelina y los endocanabinoides, todos los cuales tienden a incrementar el apetito. En cambio, la AMPK es inhibida por la ingesta de alimentos, la hiperglucemia, la leptina y la insulina. A la inversa que AMPK, la kinasa mTOR (mammalian Target of Rapamycin), es activada por estados de balance energético positivo. Un estímulo importante para la activación de mTOR es la leucina (y otros aminoácidos). La activación de mTOR en el hipotálamo tiene efectos opuestos a los de AMPK. Adicionalmente, AMPK inhibe la activación de mTOR. Ambas kinasas se expresan en las neuronas NPY/AgRP y CART/POMC del núcleo arcuato. HIPOTÁLAMO VENTROMEDIAL Se recordará que las lesiones del hipotálamo ventromedial causan hiperfagia y obesidad, por lo que se lo designó el “centro de la saciedad”. En el hipotálamo ventromedial hay neuronas que expresan el factor esteroidogénico 1 (SF-1) y poseen receptores para leptina, insulina, α-MSH y NPY. Algunas de estas neuronas son estimuladas y otras son inhibidas por la glucosa. La leptina y la α-MSH aumentan la expresión del factor de crecimiento derivado del cerebro (BDNF) en el hipotálamo medial. El Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 6 BDNF es un péptido con propiedades anorexígenas. La deleción selectiva del receptor para leptina en estas neuronas causa hiperfagia y obesidad en ratones. Las neuronas delhipotálamo ventromedial proporcionan aferencias excitatorias a las neuronas CART/POMC del núcleo arcuato. Por otra parte, las neuronas glutamatérgicas del hipotálamo medial son importantes en la respuesta compensadora a la hipoglucemia. HIPOTÁLAMO LATERAL Como se dijo antes, sobre la base de experimentos de destrucción localizada y de estimulación eléctrica se postulo la existencia de un “centro del hambre” en el hipotálamo lateral. Se han identificado allí dos grupos de neuronas, cada uno de los cuales expresa péptidos que estimulan la ingesta de alimentos: orexinas A y B (hipocretinas) y hormona concentradora de melanina (MCH). La expresión de ambos péptidos es estimulada por el ayuno y la hipoglucemia. La hipoglucemia, el AgRP y la ghrelina despolarizan estas neuronas, mientras que la hiperglucemia y la leptina las hiperrpolarizan. Las neuronas del hipotálamo lateral están conectadas con las neuronas NPY/AgRP y CART/POMC del núcleo arcuato; la orexina estimula las primeras e inhibe las segundas. Las orexinas inhiben la saciedad también por activación de sus receptores OX1R en el hipotálamo ventromedial. Las orexinas posee otras funciones, en particular relacionadas con el estado de alerta y vigilia (ver EL RITMO DIARIO DE ACTIVIDAD: SUEÑO Y VIGILIA). Paradójicamente, en animales la ablación de las neuronas orexinérgicas puede producir aumento de peso, porque pese a disminuir la ingesta reduce aún más el consumo de energía debido a una muy escasa actividad motora. Otro tanto se ha observado en los pacientes con narcolepsia, que padecen deficiencia de orexina: la ingesta calórica decrece pero el índice de masa corporal aumenta. Dado que las orexinas tienden a incrementar tanto la ingesta de alimentos como el consumo de energía metabólica, puede afirmarse que tienen un papel importante en coordinar el balance energético con la actividad locomotora. El hipotálamo lateral puede considerarse un nodo integrador donde interactúan no solamente señales relacionadas con la ingesta y el sueño, sino también con las emociones, el estrés y la gratificación (Fig. 8). El hipotálamo lateral parece tener un papel importante en la interacción entre la regulación de la ingesta por estímulos nutricionales y la regulación por estímulos hedónicos (relacionados con el placer de comer). Sus neuronas envían proyecciones que emplean MCH hacia áreas relacionadas con los aspectos hedónicos, como el área tegmental ventral y el núcleo accumbens. La orexina también activa el sistema mesolímbico de recompensa o gratificación, del cual se tratará luego. Endocanabinoides El efecto orexígeno de la marihuana (Cannabis sativa) se conoce desde hace siglos y hace décadas se demostró que el principal principio activo de la marihuana, Δ9 -tetrahidrocanabinol, tiene efecto orexigeno. Empero, su mecanismo no fue investigado en profundidad hasta el descubrimiento de receptores canabinoides específicos, llamados CB1 y CB2. Ambos son del tipo GPCR, acoplados con proteínas Gi/o. En particular, el CB1 se expresa en el cerebro, entre otros sitios en áreas relacionadas con el control de la ingesta como el hipotálamo, el tallo cerebral y el sistema límbico. Los receptores CB2 se expresan en la glía (astrocitos y microglia). En la Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 7 periferia, se han localizado receptores CB1 en tejidos y órganos importantes en la regulación del metabolismo energético, como hígado, páncreas, tejido adiposo y músculo esquelético. Los ligandos endógenos de los receptores CB son varios derivados del ácido araquidónico llamados endocanabinoides, de los cuales los mejor estudiados son la N-etanolamida del ácido araquidónico o anandamida y el 2-araquidonoil- glicerol. Estos compuestos no se almacenan, sino que se liberan tan pronto son sintetizados. Actúan sobre receptores CB1 presinápticos y postsinápticos y luego son rápidamente metabolizados. Ambos compuestos activan receptores CB1, pero la anandamida también activa receptores TRPV1, que posee varias acciones postsinápticas. Existen receptores CB1 en varios núcleos hipotalámicos relacionados con el control de la ingesta (Fig. 9). También hay receptores CB1 en sitios extrahipotalámicos relacionados con la misma función, como el tallo cerebral, el núcleo accumbens y el duodeno. La concentración de endocanabinoides en el cerebro y el intestino aumentan durante el ayuno y disminuyen luego de la ingesta, en particular de alimentos dulces o grasosos. La ghrelina y los glucorticoides estimulan la producción de endocanabinoides, mientras que la leptina y la insulina tienen el efecto opuesto. Los endocanabinoides aumentan la ingesta de alimentos mediante sus efectos sobre la liberación central de neurotransmisores y neuropéptidos y la modulación de la actividad de aferentes vagales que informan sobre el estado de distensión gástrica. Este efecto es suprimido por el bloqueo de los receptores CB1. En este sentido, el antagonista de receptores CB1, rimonabant, es capaz de reducir el apetito y la masa corporal, al tiempo que mejora el metabolismo lipídico y aumenta la sensibilidad a la insulina. Este fármaco fue aprobado para su comercialización en Europa, pero debió ser retirado del mercado debido a que producía trastornos psiquiátricos, depresión, ideación suicida y suicidios consumados. Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 8 SEÑALES DEL APARATO DIGESTIVO Tanto las aferencias vagales como diversas hormonas producidas en el aparato digestivo proporcionan señales importantes para la regulación de la ingesta en el corto plazo. La mayoría de ellas indican saciedad y por tanto inhiben la ingesta de alimentos. La excepción es la ghrelina, de efecto orexígeno, que se mencionó en CRECIMIENTO Y DESARROLLO como un péptido que estimula la secreción de somatotropina de manera sinérgica con la somatoliberina (GHRH). Entre las hormonas que señalan saciedad están la colecistokinina, el polipéptido pancreático, el péptido YY, el péptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP) y el factor símil glucagon 1 (GLP-1); Fig. 10. Estas hormonas se describen en REGULACIÓN NEUROHUMORAL DE LAS FUNCIONES DIGESTIVAS y en METABOLISMO INTERMEDIO, PÁNCREAS ENDOCRINO Y REGULACIÓN DE LA GLUCEMIA. Colecistokinina La colecistokinina (CCK) se secreta en varias isoformas. En el aparato digestivo, la forma más común es la de 33 aminoácidos y el estímulo para su secreción es la presencia de grasas y proteínas en el duodeno. Además, la CCK es uno de los péptidos más abundantes en el sistema nervioso central, especialmente en su forma de 8 aminoácidos. Sus receptores son del tipo GPCR y hay dos tipos, llamados CCK1R y CCK2R (ó CCKA y CCKB). Ambos están acoplados a proteína Gq y por tanto activan la fosfolipasa C. Además pueden activar diversas kinasas como ERK y MAPK. Hace más de 40 años que se demostró que la CCK inhibe la ingesta de alimentos en ratas y luego se demostró el mismo efecto en humanos. El efecto se produce principalmente por estimulación de aferentes vagales que poseen receptores CCK1R. No obstante, la CCK tiene también un efecto central, al menos en animales. Lamentablemente, la CCK es ineficaz como tratamiento de la obesidad porque su administración repetida induce cambios compensatorios (como aumento en la frecuencia de las comidas) que cancelan el efecto saciante. Polipéptido pancreático Es un péptido de 36 aminoácidos secretado por las células F de los islotes de Langerhans y por algunas células enteroendocrinas del colon y recto. Pertenece a la misma familia que el ya citado neuropéptido Y (NPY) y que el péptido YY. En el ser humano hay cuatro receptores funcionales para esta familia, llamados Y1, Y2, Y4 y Y5, todos ellos metabotrópicos de tipo GPCR. En general están acoplados a proteína Gi/o y portanto inhiben la adenilato ciclasa; además pueden modular canales de Ca2+ y K+. Los receptores Y2 y Y4 también se acoplan a proteína Gq y por tanto activan la fosfolipasa C. El polipéptido pancreático es el ligando natural de los receptores Y4 (aunque también se liga a los otros, especialmente Y5). La hormona se libera luego de la digestión y absorción de lípidos, en proporción al contenido calórico de la comida. Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 9 En voluntarios humanos de peso normal, la infusión endovenosa del polipéptido pancreático reduce la ingesta de alimentos. También aumenta el gasto de energía. Los pacientes obesos poseen bajos niveles plasmáticos de la hormona, los cuales son en cambio elevados en pacientes con anorexia nervosa. El polipéptido pancreático ejerce sus efectos directamente en el núcleo arcuato, el hipotálamo ventromedial, el área hipotalámica lateral y el tallo cerebral, e indirectamente mediante la activación de aferentes vagales. A diferencia de la CCK, el efecto anorexígeno se mantiene con la administración continua; el principal problema para emplearlo contra la obesidad es que debe infundirse por vía endovenosa. GLP-1 Este péptido existe en dos formas activas, de 30 y 31 aminoácidos y es producido por las células enteroendocrinas L del epitelio digestivo, que también secretan péptido YY y oxintomodulina. Estimula la secreción de insulina y suprime la liberación de glucagon. También reduce la secreción de HCl y enlentece el vaciamiento gástrico. La infusión periférica de GLP-1 reduce la ingesta de alimentos en voluntarios sanos. El GLP-1 aumenta la saciedad e inhibe la ingesta; promueve el aumento del gasto de energía y tiene acción lipolítica. Actúa sobre receptores tipo GPCR que se han detectado también en el hipotálamo y en el núcleo del tracto solitario. La administración central de GLP-1 activa neuronas de los núcleos arcuato, paraventricular y del tracto solitario y en el área postrema. No obstante, parte de su efecto se ejerce en la periferia, pues la vagotomía atenúa el efecto anoréxico. Un análogo sintético del GLP-1, la exenatida, también reduce la ingesta en personas sanas y el peso corporal de un subgrupo de pacientes en ensayos clínicos. Péptido YY Este péptido de 36 aminoácidos es secretado por las células L del intestino. Sus efectos son similares a los del polipéptido pancreático, aunque en ratones su efecto es mayor en las hembras. Actúa principalmente activando receptores Y2 centrales y de aferentes vagales. Al igual que la colecistokinina y el polipéptido pancreático, el péptido YY retarda la evacuación gástrica. Ghrelina La ghrelina es un péptido de 28 aminoácidos que se produce en células endocrinas del estómago, de la hipófisis y en neuronas hipotalámicas. Su receptor GHS-R es del tipo GPCR acoplado a Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 10 proteína Gq, por lo cual activa la fosfolipasa C. Su nombre se debe a que es un estimulante fisiológico de la liberación de somatotropina (GH Release). Es el único péptido gastrointestinal conocido con efecto orexígeno. La concentración plasmática de ghrelina crece progresivamente con el ayuno y se reduce rápidamente luego de una comida. El contenido calórico de la ingesta parece ser el principal regulador de la secreción de ghrelina. En particular, los triacilglicéridos de cadena larga que son absorbidos en el intestino inhiben poderosamente la secreción de ghrelina. Los niveles de ghrelina son menores en obesos con masa corporal estable, pero en ellos está atenuada la disminución del nivel plasmático que sigue a la ingesta. Además, dicho nivel aumenta cuando los obesos están bajo dieta que causa pérdida de peso. La ghrelina ejerce su efecto orexígeno en parte por estimulación de aferentes vagales que poseen receptores GHS-R. La ghrelina administrada periféricamente incrementa el apetito en voluntarios de peso normal y obesos. La vagotomía suprime dicho efecto. No obstante, la ghrelina también funciona como neuropéptido estimulante del apetito porque las neuronas que la contienen inervan las neuronas NPY/AgRP del núcleo arcuato. La ghrelina aumenta la síntesis de NPY y AgRP y despolariza estas neuronas, aumentando su excitabilidad y su frecuencia de descarga. Otras hormonas digestivas La obestatina es un péptido de 23 aminoácidos que deriva del mismo precursor que la ghrelina. Se la consideró inicialmente un antagonista de la acción orexígena de la ghrelina, pero dicha hipótesis no se ha confirmado. La oxintomodulina es un péptido de 37 aminoácidos producida del mismo precursor proteico que el GLP-1 (el preproglucagon). Se libera posprandialmente. Inhibe la secreción ácida del estómago y tiene un efecto anorexígeno, aunque menor que el GLP-1. Sin embargo, aumenta en 25 % el consumo de energía en humanos, lo cual puede limitar adicionalmente un aumento de la masa corporal y específicamente un aumento de la masa adiposa. El péptido insulinotrópico dependiente de glucosa (GIP) es una incretina de 42 aminoácidos que se secreta cuando el intestino absorbe grasa o glucosa. Al parecer carece de efectos sobre la magnitud de la ingesta alimentaria. Sin embargo, puede contribuir al balance energético por su efecto sobre el consumo de energía. Los ratones con inactivación del gen del GIP disipan más energía que los controles. Además, el GIP promueve el almacenamiento de energía por un efecto predominantemente anabólico sobre el tejido adiposo. El neuropéptido W – llamado así por la presencia de triptófano (W) en sus extremos amino- y carboxiterminal – es el ligando endógeno de dos receptores de tipo GPCR vinculados con proteína Gi, llamados GPR7 y GPR8. Se lo localizó inicialmente en el cerebro. Los ratones con inactivación del gen de GPR7 son hiperfágicos, consumen poca energía y desarrollan obesidad. En el núcleo arcuato del hipotálamo, las neuronas que liberan este péptido estimulan las neuronas CART/POMC e inhiben las neuronas NPY/AgRP. En el tracto digestivo, el neuropéptido W es secretado por las células G del antro gástrico, las mismas que secretan gastrina en respuesta a los aminoácidos en la luz gástrica. La expresión del péptido se reduce con Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 11 el ayuno y se normaliza con la alimentación. Todo lo anterior sugiere que este péptido es anorexígeno. No obstante, otros estudios indican que el neuropéptido W puede, por el contrario, tener un efecto orexígeno. Parte de tal efecto puede ser central, pero parte se debe a que el péptido reduce la sensibilidad de los mecanorreceptores vagales del estómago que informan sobre el grado de distensión gástrica. En células enteroendocrinas también se ha hallado orexina A (tratada a propósito del área hipotalámica lateral) y hay receptores para orexina en los aferentes vagales. La orexina A puede inhibir la respuesta de dichos aferentes a la CCK y reducir la sensibilidad de los mecanorreceptores vagales. La leptina, ya descripta como la hormona del tejido adiposo que modula la actividad del hipotálamo, también se sintetiza en el epitelio gástrico (células P del antro y del píloro), donde al parecer modula las aferencias vagales. Aferentes vagales Las señales aferentes provenientes del aparato digestivo cursan por nervios simpáticos, espinales y vagales. Aunque los tres tipos de aferentes pueden tener un papel en la regulación de la ingesta, esta hipótesis solamente se ha comprobado experimentalmente para los aferentes vagales. Cerca de 90 % de los axones vagales corresponden a fibras aferentes. Los somas de los aferentes vagales se encuentran en los ganglios nodoso y yugular. La mayor densidad de inervación se localiza en la parte proximal del tracto digestivo. Los extremos periféricos de los aferentes vagales son terminaciones nerviosaslibres. Sus diferentes respuestas dependen de los receptores químicos, mecánicos y canales iónicos que poseen tales terminaciones. El origen de los aferentes vagales del tracto digestivo se encuentra en el músculo liso, en algunos casos en la proximidad de ganglios del sistema nervioso entérico, y en la submucosa. No hay terminales nerviosas en contacto directo con la luz gastrointestinal. Los aferentes presentes en el músculo liso son mecanorreceptores de tensión y distensión, mientras que los aferentes submucosos son tanto mecano- como quimiorreceptores. El umbral de activación de los mecanorreceptores es bajo y los aferentes alcanzan frecuencias máximas con rangos fisiológicos de distensión. Por otra parte, la sensibilidad de los mecanorreceptores es modulada de manera paracrina por diversos agentes humorales, entre ellos algunas de las hormonas que ya se mencionaron. Los mecanorreceptores de la submucosa, más abundantes en el antro, el píloro y el duodeno, y se activan por estímulos táctiles leves (toque suave de la superficie epitelial) que desencadenan salvas de potenciales de acción. No son sensibles a la distensión de la pared gástrica ni a la contracción del músculo liso. Los mecanorreceptores que señalan tensión de la pared tienen una descarga basal que aumenta con la distensión y también pueden descargar salvas durante las contracciones. La descarga de estos receptores puede ser modulada Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 12 por la dieta, posiblemente por modificaciones en los canales iónicos responsables de su excitación, como TRPV1 y ASIC (descriptos en DOLOR Y MECANISMOS NOCICEPTIVOS). Por otra parte, la mucosa del aparato digestivo posee células con quimiorreceptores sensibles a la presencia de nutrientes en la luz intestinal, como glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. Estos quimiorreceptores son similares a los presentes en las papilas gustativas de la lengua. Pertenecen al tipo GPCR pero emplean proteínas de señalización específicas, como gustducina y transducina para activar la liberación de mediadores como CCK en las células enteroendocrinas y serotonina en las células cromafines (actuando sobre receptores ionotrópicos 5HT3). Estos mediadores, a su vez, pueden estimular a las terminales vagales y aumentar la sensibilidad de los aferentes a estímulos mecánicos (Fig. 11). Los ácidos grasos de cadena corta, una vez absorbidos, pueden estimular directamente las terminales vagales. Cabe notar que la leptina y la ghrelina, además de sus acciones centrales, pueden contribuir a la regulación de la ingesta por su efecto sobre la mecanosensibilidad de los aferentes vagales. La leptina aumenta la respuesta a estímulos mecánicos, mientras que la ghrelina inhibe tal respuesta (Fig. 11). Se considera que la CCK es la principal reguladora de la sensibilidad de los aferentes vagales, pero en más de 40 % de los aferentes vagales gastroduodenales, la leptina tiene un efecto sinérgico con la CCK (Fig. 12 A). Esta última causa despolarización principalmente por apertura de canales de Ca2+, mientras que la leptina produce un efecto similar por cierre de canales de K+ (Fig. 12 B). La dieta influye sobre la sensibilidad de los aferentes vagales no solamente por el efecto de los nutrientes y las hormonas sobre la excitabilidad, sino también por los receptores que se expresan en los aferentes vagales. Ciertos receptores se expresan constitutivamente: los ObRb para leptina, OxR1 para orexina y CCK1 para colecistokinina. En cambio, la expresión de otros receptores depende de la alimentación. Por ejemplo, los animales sin restricción alimentaria (alimentados ad limitum) expresan receptores para polipéptido YY de tipo Y2 (anorexígenos) en los aferentes vagales, mientras que en animales sometidos a ayuno estos receptores no se expresan, pero en cambio aumenta la expresión de receptores para mediadores orexígenos como MCH (MCH-1) y endocanabinoides (CB1); Fig. 13. Se cree que, durante la alimentación ad libitum, la CCK inhibe tónicamente la expresión de estos receptores. Tal inhibición es específica para los aferentes vagales del tracto digestivo, ya que no se produce en otros aferentes vagales que expresan receptores CB1. Adicionalmente, la disponibilidad de nutrientes también modifica la expresión de neuropéptidos en los aferentes vagales. Las neuronas del ganglio nodoso emplean el glutamato como neurotransmisor. Durante la alimentación ad libitum estas neuronas también Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 13 expresan el péptido anorexígeno CART, mientras que, frente a la restricción calórica, expresan preferentemente el péptido orexígeno MCH (Fig. 13). xn resumen, los aferentes vagales conducen información sobre el estado de distensión y la composición química del contenido gastroduodenal que, en general, promueven la saciedad. No obstante, la intensidad de la descarga es modulada en más o en menos por un conjunto de mediadores, muchos de los cuales también son reguladores de la ingesta por sus efectos centrales. El estado nutricional y el acceso a los alimentos también contribuye a modular la eficacia de los aferentes vagales en promover la saciedad. La cirugía bariátrica empleada para tratar la obesidad mórbida (índice de masa corporal superior a 40 kg/m2) debe gran parte de su eficacia a la intensificación de las señales de saciedad llevadas por el vago. En un procedimiento solamente se reduce la capacidad gástrica y en otro además se crea un cortocircuito que evita la absorción de nutrientes en el intestino delgado proximal (Fig. 14). En este último caso, aunque la disminución de la absorción contribuye a la pérdida de peso postoperatoria, se estima que ~ 80 % de la pérdida se debe a la reducción de la ingesta. EL NÚCLEO DEL TRACTO SOLITARIO El núcleo del tracto solitario (NTS) es un importante nodo para la integración de señales relacionadas con la ingesta de alimentos. La parte rostral del NTS recibe las aferencias gustativas de los nervios faciales, glosofaríngeos y vagos y es por ello un relevo en la vía del gusto (Fig. 15). Además de ser un núcleo de relevo del sentido del gusto, el NTS envía proyecciones a la porción parvocelular de la formación reticular bulbar, que se encuentra próxima en situación ventral. En esa parte de la formación reticular se encuentran las neuronas generadoras de patrones y las motoneuronas responsables de movimientos rítmicos de la lengua, la mandíbula y la faringe relacionados con la ingesta – lamer, masticar, deglutir o escupir el alimento. Estas neuronas reciben también inervación del hipotálamo y de centros superiores relacionados con el control de la ingesta. Las conexiones entre la porción rostral del NTS y estas redes motoras proporcionan un vínculo subcortical directo entre el gusto y la ingesta de alimentos. Este vínculo es importante para controlar el comportamiento consumatorio generado por el contacto oral con los alimentos. Estudios en animales descerebrados y en neonatos humanos normales y anencefálicos indican que los circuitos del tallo cerebral son suficientes para generar respuestas motoras apropiadas al gusto de alimentos presentes en la boca. Desde luego, esto no descarta una Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 14 importante contribución reguladora proveniente de centros superiores, en condiciones normales. En la parte caudal del NTS convergen señales procedentes de: 1. El tracto digestivo 2. Hormonas y nutrientes circulantes 3. Eferencias del hipotálamo Las señales procedentes del tracto digestivo son llevadas por las aferencias vagales glutamatérgicas que informan sobre el estado de distensión (moduladas por las hormonas ya descriptas) y la presencia de nutrientes en el tubo digestivo. Terminan principalmente en la región caudal del NTS. El NTS está próximoal área postrema, donde la barrera hematoencefálica es tenue o inexistente, y por tanto la actividad de sus neuronas puede ser modulada por sustancias circulantes. Las neuronas del NTS tienen receptores para leptina y ghrelina y son sensibles a la concentración de glucosa por mecanismos análogos a los de las células β de los islotes pancreaticos, que involucran el transportador GLUT2. En el NTS, la leptina amplifica la respuesta inhibidora de la ingesta de las aferencias vagales (Fig. 16), mientras que la ghrelina tiene el efecto opuesto. Una población de neuronas del NTS facilitadas por leptina emplea GLP-1 como neuropéptido y contribuye a la respuesta inhibidora de la ingesta de la leptina. A su vez, en el NTS hay neuronas que responden a GLP-1, cuya activación tiene un efecto aditivo con el de la leptina. El NTS recibe inervación de neuronas CART/POMC del núcleo arcuato (además posee neuronas intrínsecas que expresan POMC). Estas aferencias parecen mediar, al menos en parte, el efecto inhibidor de la ingesta que la leptina cuando se aplica en el núcleo arcuato, ya que el bloqueo de los receptores MC4R (para α-MSH) en el NTS reduce la respuesta a la leptina. El NTS también recibe una proyección procedente del área hipotalámica lateral. Cerca de 25 % de las neuronas orexinérgicas de la citada área se dirigen al NTS y regiones adyacentes. La orexina atenúa el efecto limitante de la ingesta de los aferentes vagales. Otras proyecciones hipotalámicas, como neuronas del núcleo paraventricular que liberan oxitocina, también pueden contribuir a modular la actividad del NTS. Las eferencias de la parte caudal del NTS influencian: 1. La motilidad y secreción gastrointestinal. 2. La regulación de la glucemia. 3. Señales de saciedad hacia centros superiores. En el núcleo motor dorsal del vago, adyacente al NTS, se originan eferentes que regulan la tasa de evacuación gástrica, la motilidad intestinal y la secreción gástrica y pancreática exocrina. El NTS tiene conexión directa con este núcleo motor y media, entre otros fenómenos, reflejos vagovagales que contribuyen a regular la motilidad y secreción gastrointestinal. Otros eferentes vagales estimulan la secreción de insulina. El NTS caudal envía además eferencias ascendentes a regiones relacionadas con el control de la ingesta. Estas fibras liberan GLP-1. Existe una proyección hacia el hipotálamo que incluye el núcleo arcuato, el núcleo paraventricular y el hipotálamo ventromedial. Además, la región caudal del NTS establece Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 15 conexiones con el sistema mesolímbico de recompensa, que constituyen un nexo entre la regulación homeostática y hedónica de la alimentación. Las eferencias se dirigen al área tegmental ventral y al núcleo accumbens. La estimulación de los receptores para GLP-1 en estas áreas reduce la ingesta de alimentos y la masa corporal. Por el contrario, el bloqueo de los receptores para GLP-1 en los sitios mencionados aumenta la ingesta, lo que indica que las eferencias del NTS caudal al área tegmental ventral y el núcleo accumbens forman parte de la regulación fisiológica de la alimentación. Regulación hedónica En la sociedad moderna, la regulación homeostática de la ingesta que se ha descripto en las páginas precedentes ha pasado a segundo plano. Con frecuencia nos alimentamos a pesar de tener apropiadas (o excesivas) reservas grasas y en ausencia de hambre. Esta conducta alimentaria está motivada primariamente por el mero placer de comer y por ello se denomina hedónica (del griego hedoné, deleite, placer, satisfacción). Los mecanismos cerebrales involucrados en impulsar la ingesta hedónica tienen importantes semejanzas con diversas adicciones, como por ejemplo a drogas. No obstante, hay una diferencia fundamental: consumir drogas es optativo, pero uno no puede dejar de alimentarse. En esta conducta intervienen factores cognitivos, emocionales y gratificantes, determinados principalmente por estructuras corticales y límbicas, a diferencia de la regulación homeostática, que depende principalmente de estructuras del hipotálamo y el tallo cerebral. No obstante, ambas clases de regulación no son independientes entre sí, sino que interactúan en diversos niveles del neuroeje. Pese a su obvia importancia fisiológica y su relevancia médica por el problema de salud pública que representa la alta prevalencia de obesidad, el estudio del componente hedónico de Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 16 la regulación de la ingesta ha recibido menos atención que el estudio del componente homeostático. Afortunadamente, esta situación está cambiando rápidamente. La conducta alimentaria humana involucra un procesamiento complejo que incluye la obtención de información sensorial, la evaluación del valor atractivo del alimento y la selección de la respuesta motora apropiada. A su vez estos procesos exigen un procesamiento neural complejo que involucra el aprendizaje, la memoria, la planificación y la predicción. Esto origina una experiencia consciente que, además de las propiedades perceptibles del alimento (como aspecto, cantidad, olor, sabor, temperatura y consistencia) incluye el valor emocional de la ingesta, en particular su naturaleza gratificante – el placer experimentado – que es una fuerte motivación. Esta motivación es modulada no solamente por señales homeostáticas, sino por factores genéticos, ambientales (incluyendo los ritmos circadianos) y e incluso sociales – se sabe que a igualdad de oferta alimentaria, las personas ingieren menos comida cuando están solas que cuando están acompañadas (por ej., en una cena). En la mujer y en animales hembras, el estradiol reduce la ingesta por reducción de la porción ingerida. La atención que se le brinda a una comida y su degustación consciente también influye en la saciedad. Cuanto más se saborea una comida, mayor y más duradera es la saciedad. Por el contrario, comer apurado y sin saborear (por ej., comidas “rápidas”) puede generar una sensación insuficiente de saciedad – pese a una adecuada ingesta calórica – y motivar una ingesta excesiva a lo largo del día. EL CICLO DE PLACER DE LA ALIMENTACIÓN Como se indicó al principio del presente capítulo, el patrón habitual de ingesta en el ser humano (como en la mayoría de las especies animales) es de tipo episódico: tenemos períodos de ingesta separados de intervalos de ayuno. En cada episodio se reitera un ciclo: el alimento es buscado y localizado, seleccionado e ingerido. La consumación de la ingesta es generalmente placentera y produce saciedad. Luego de un intervalo, el ciclo se reitera, habitualmente tres o cuatro veces por día. En cada ciclo participan procesos cognitivos superiores que determinan la interacción entre las sensaciones y el procesamiento hedónico que controlan la iniciación y la terminación de una comida, que pueden enunciarse como sigue (Fig. 17): 1. Hambre y procesos relacionados con la atención a la búsqueda de alimentos. 2. El procesamiento discriminativo de la identidad e intensidad de la experiencia sensorial, independiente de la motivación. 3. La representación interna de la experiencia gratificante (hedónica). 4. La formación de representaciones multimodales sensoriales. 5. Representaciones de la experiencia hedónica que se conservan en la memoria e influyen sobre futuras conductas. Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 17 1. El deseo de comer lleva a la iniciación del ciclo hedónico de la alimentación. El hambre es un impulso básico que fácilmente puede dominar la atención e iniciar la búsqueda de alimentos y es influenciada por los mecanismos de control homeostáticos que se describieron antes. No obstante, es claro que la experiencia previa y el anhelo de sensaciones placenteras tienen un papel importante en laalimentación humana, y es probable que su funcionamiento anormal se relacione con la actual alta prevalencia de sobrepeso y obesidad. En el acto mismo participan los cinco sentidos clásicos: La vista, el olfato, el gusto, la audición y el tacto. El gusto y el olfato son los más importantes, pero el aspecto del alimento, su consistencia y temperatura (llevados por aferentes trigeminales) y los sonidos relacionados con su elaboración y consumo también influyen. 2. El procesamiento inicial de la información sensorial sigue las vías aferentes propias de cada sentido y llega a las áreas corticales primarias correspondientes. En el caso del gusto, el área primaria es la parte anterior del lóbulo de la ínsula y el opérculo frontal de ambos lados, con predominio del hemisferio derecho. En el caso del olfato, es la corteza piriforme, en la parte posterior de la región órbitofrontal y la parte anterosuperior del lóbulo temporal medial. En estas áreas corticales primarias, la representación de gustos y olores no es modulada por el estado motivacional del individuo ni participa en asignar valor gratificante a las señales sensoriales. Estas funciones son responsabilidad de otras áreas. 3. Con respecto al gusto, una de las áreas de procesamiento hedónico del gusto es la parte media del lóbulo de la ínsula. Por detrás del área sensorial primaria. Tanto para el gusto como para el olfato, la corteza orbitofrontal (OFC) tiene un papel central en la asignación de valor gratificante a estímulos gustativos y olfatorios. En particular, la porción medial de la OFC se activa frente a experiencias placenteras, mientras que la porción lateral se activa ante experiencias desagradables. La actividad en estas áreas parece asignar valor gratificante a las sensaciones y también se relaciona con las elecciones que el individuo realiza con respecto a su conducta alimentaria. Desde luego, también participan en estas funciones otras áreas corticales – como la circunvolución del cíngulo, en especial en su Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 18 parte anterior) y subcorticales como la amígdala y los ganglios de la base (en su “circuito de recompensa” que incluye el núcleo accumbens). 4. Un aspecto importante del ciclo de alimentación es la formación de representaciones internas multimodales, que integran la información gustativa y olfativa con la proveniente de otros sentidos – como la consistencia, textura, viscosidad, gratitud y temperatura. En este nivel de procesamiento también tiene un papel central la OFC, en la cual converge información somatosensorial, gustativa, olfatoria, visual, auditiva y además información procedente de aferentes viscerales. Estas representaciones parecen formarse en zonas más anteriores de la OFC que las asignaciones de valor hedónico mencionadas antes. 5. En la representación de la experiencia hedónica participan un área de la parte media de la OFC anterior, cuya activación se correlaciona con la experiencia subjetiva de placer en diferentes condiciones experimentales (Fig. 18). Los hallazgos mediante imágenes funcionales en humanos concuerdan con lo observado en monos con lesiones localizadas de la OFC. Las conexiones de la OFC con la corteza cingular anterior tienen relación con la toma de decisiones; las conexiones con los ganglios de la base, con el circuito de recompensa; y las conexiones con el hipocampo, con la adquisición y consolidación de memorias relacionadas con las experiencias (y su eventual recuperación cuando la experiencia se repite). Otras regiones subcorticales que tienen conexiones recíprocas con la OFC son el hipotálamo y la amígdala (Fig. 19). INTERACCIÓN ENTRE LA REGULACIÓN HOMEOSTÁTICA Y HEDÓNICA Dado que la regulación de la ingesta depende de un control dual (homeostático y hedónico) pero la respuesta del individuo en términos de su conducta alimentaria es única, cabe esperar que existan interacciones entre el control homeostático y hedónico. En efecto, existen múltiples acciones en diferentes niveles. Las áreas corticales y subcorticales relacionadas con el control hedónico poseen receptores para muchas de las señales químicas propias de la regulación homeostática (Fig. 20). En los párrafos que siguen, los números entre corchetes refieren a las vías indicadas en la Fig. 19. Hormonas que afectan el gusto y el olfato [1] El placer de ingerir alimentos puede aumentarse si se incrementan su sabor y olor, y reducirse si éstos disminuyen. Las hormonas anorexígenas Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 19 leptina e insulina son ambas capaces de atenuar la percepción gustativa y olfatoria. Por otra parte, los endocanabinoides (orexígenos) aumentan la respuesta de las papilas gustativas en forma selectiva para el sabor dulce. Los sistemas dopaminérgicos del mesencéfalo, en particular del área tegmental ventral, tienen un papel importante en la experiencia hedónica y probablemente en la ingesta excesiva de alimentos. Hay una correlación positiva entre la cantidad de dopamina liberada y el placer obtenido por la experiencia sensorial. Se ha postulado que uno de los factores que lleva a comer en exceso es una relativa deficiencia en la liberación de dopamina, que exige mayor estimulación para alcanzar un nivel satisfactorio. Tanto el área tegmental ventral como el núcleo accumbens, que es un objetivo principal de la proyección dopaminérgica del circuito de recompensa, poseen receptores para insulina, leptina, ghrelina y α-MSH (y su antagonista, AgRP). La leptina reduce la liberación de dopamina en el núcleo accumbens por una acción directa sobre las neuronas dopaminérgicas y otra indirecta sobre neuronas orexinérgicas del hipotálamo lateral. Modulación por aferentes sensoriales [2] La información aferente que llega al sistema nervioso por vía vagal y somestésica proveen información sobre el estado del cuerpo e influencian la experiencia consciente tanto en el lóbulo de la ínsula como en la OFC. Proyecciones hipotalámicas ascendentes [3] La OFC y el striatum poseen receptores para α- MSH (anorexígena) y neuropéptido Y (orexígeno). Además, las neuronas del hipotálamo lateral que emplean orexina y MCH como neuropéptidos pueden influenciar la función de la OFC, el núcleo accumbens y del circuito de recompensa. Modulación hipotalámica por gusto y olfato [4] El hipotálamo lateral recibe información sobre gusto y olfato, especialmente en el área lateral. Muchas de estas neuronas son orexinérgicas y sensible a la glucosa. Todavía no se ha explorado adecuadamente la influencia de esta vía sobre la actividad del hipotálamo lateral. Proyecciones corticales al hipotálamo [5] Las proyecciones al hipotálamo procedentes de la corteza prefrontal, el hipocampo (y también la amígdala) participan muy probablemente en la supresión cognitiva de señales metabólicas de saciedad, que pueden llevar a continuar comiendo a pesar de tales señales. Proyección del núcleo accumbens al hipotálamo [6] La corteza del núcleo accumbens envía eferencias directas al hipotálamo, que poseen un efecto inhibidor tónico sobre las neuronas orexinérgicas que, a su vez, proyectan al área tegmental ventral. La inhibición de las neuronas del núcleo accumbens por opioides endógenos (opiopeptinas) o exógenos (morfina) aumenta selectivamente la ingesta de alimentos sabrosos. El efecto también puede producirse por activación de receptores para GABA o bloqueo de receptores para glutamato, que también reducen la citada inhibición tónica. Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 20 Influencia córtico-límbica sobre la ingesta y el gasto de energía [7] y [8] Los circuitos cognitivos y límbicos pueden influenciar la ingesta de manera subconsciente [7]. Por ej., si una persona se distrae viendo televisión mientras come, la memoria de la comida puede ser codificada insuficientemente y llevara mayor consumo posterior de bocadillos. Otro ejemplo es que la experiencia subjetiva sobre el sabor y aroma de un vino puede ser modificada por el conocimiento del costo del mismo. Las influencias subconscientes pueden ser críticas en determinar la ingesta excesiva con respecto a las necesidades metabólicas. Obviamente, el balance entre la cantidad y calidad del alimento ingerido por una parte, y el gasto energético por la otra, puede ser regulado voluntariamente mediante decisiones y acciones conscientes [8]. Estas decisiones no solamente pueden iniciar la alimentación, sino también inhibirla o suprimirla, como es el caso de una huelga de hambre. Influencia nerviosa sobre hormonas digestivas Recientemente se ha observado en sujetos humanos de ambos sexos un efecto diferente de la ingesta hedónica o no hedónica sobre la respuesta hormonal gastrointestinal a la ingesta. Estas personas ingirieron, estando saciados, un alimento que cada uno seleccionó por su valor gratificante u otro alimento de igual valor calórico. Ambos alimentos tuvieron igual efecto sobre la glucemia. El alimento no gratificante causó un aumento de la CCK plasmática, con una tendencia a la disminución de la ghrelina (Fig. 21). En cambio, tras el alimento gratificante la CCK se mantuvo baja y la ghrelina aumentó. En otras palabras, el alimento gratificante causó una respuesta opuesta a la esperada en condiciones de saciedad. El efecto tiende a promover, en lugar de inhibir, la ingesta. Es posible – aunque aún está por demostrarse – que este efecto sea mediado por eferencias nerviosas. OBESIDAD, ANOREXIA Y BULIMIA Como se observó al principio de este capítulo, la obesidad es un creciente problema de salud pública. Sus causas son seguramente múltiples e incluyen la mayor oferta y accesibilidad de alimentos sabrosos y de alto valor calórico, los hábitos alimentarios propios de la cultura moderna y la falta de actividad física. Como se menciona en EMOCIONES E INSTINTOS, los fármacos adictivos afectan de manera más o menos directa la vía dopaminérgica entre el área tegmental ventral y el núcleo accumbens. La ingesta hedónica también afecta, de manera más indirecta, la actividad de este circuito. Además, existe una sugestiva superposición entre los circuitos neuronales de recompensa y a los patrones de conducta que subyacen a la adicción a drogas y a la ingesta excesiva, por lo que esta última puede ser considerada una forma de adicción. Los denominados trastornos de la conducta alimentaria, anorexia y bulimia nerviosas, son enfermedades crónicas de etiología desconocida. Afectan generalmente a mujeres y suelen iniciarse en la adolescencia. Su prevalencia conjunta es muy inferior a la de la obesidad (~ 0.5 % de las mujeres la anorexia y ~ 2 % la bulimia). Ambos trastornos tienen un importante componente genético. En ambos hay una personalidad premórbida caracterizada por perfeccionismo, ansiedad, ánimo disfórico y tendencias obsesivas-compulsivas. En la anorexia nerviosa hay un intenso temor a ganar peso, incluso cuando el índice de masa corporal ya es anormalmente bajo. Las pacientes se rehúsan a mantener su masa corporal dentro de límites normales y tienen una imagen corporal distorsionada, percibiéndose con sobrepeso incluso estando emaciadas (Fig. 22). Regulación de la ingesta Dr. Fernando D. Saraví 21 La bulimia (cuyo nombre proviene del griego bous, buey y limos, apetito = “apetito de buey”) se caracteriza por atracones que se producen al menos dos veces a la semana por un período de 3 meses o más. Estos son episodios de ingesta excesiva durante los cuales la paciente siente que no puede controlar la ingesta. Los atracones son seguidos de un comportamiento “compensatorio” para impedir el aumento de peso, pero dicho comportamiento es inapropiado: inducirse el vómito, emplear laxantes y diuréticos o realizar ejercicio de manera excesiva. En la anorexia no hay una supresión total del apetito, sino que las afectadas ingieren alimentos de escaso valor calórico y en cantidad insuficiente. Por su parte, las bulímicas no tienen un apetito excesivo permanente; los atracones parecieran ser causados por pérdida episódica del control voluntario. A pesar de que estos trastornos han sido y son muy estudiados, su base neurobiológica no es clara. Aparentemente, en ambos casos hay alteraciones en las vías serotonérgicas que son responsables por las características premórbidas mencionadas (ansiedad, tendencia obsesivo- compulsiva y disforia). En pacientes anoréxicas también se ha observado alteraciones en el sistema dopaminérgico. En la Fig. 23 se observa que la densidad de receptores dopaminérgicos en el striatum de una paciente anoréxica (en ese momento recuperada) es significativamente mayor que en una mujer normal. Aunque el panorama dista de ser claro, al parecer las pacientes de anorexia y bulimia también presentan alteraciones en los reguladores homeostáticos de la ingesta de alimento, como leptina, ghrelina, BDNF y endocanabinoides, que, como se observó antes, también tienen un papel en la regulación hedónica de la ingesta. La definición del papel de estos reguladores en los trastornos de la conducta alimentaria podría arrojar luz sobre su patogenia e incluso llevar al desarrollo de nuevos tratamientos.
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