Normalmente pensamos que un estómago lleno es lo que nos dice que dejemos de comer, pero puede ser que un intestino estirado juegue un papel aún más importante para hacernos sentir saciados, según una nueva investigación de laboratorio dirigida por el neurocientífico Zachary Knight, PhD de UC San Francisco.
Puede que no lo crea, especialmente en la temporada navideña, pero su cuerpo es notablemente bueno para mantener su peso dentro de un rango extremadamente estrecho a largo plazo, lo que hace al equilibrar la cantidad que come con la cantidad de energía que gastacada día.
La extensa red de terminaciones nerviosas que recubren su intestino juega un papel importante en el control de la cantidad que come al monitorear el contenido del estómago y el intestino y luego enviar señales al cerebro que aumentan o disminuyen su apetito. La mayoría de los científicos creen en esta retroalimentaciónimplica terminaciones nerviosas sensibles a las hormonas en el intestino que rastrean los nutrientes que consume y calculan cuándo ha tenido suficiente, pero nadie ha rastreado todavía el tipo exacto de neuronas que transmiten estas señales al cerebro.
"Dado lo fundamental que es comer en nuestras vidas, es notable que todavía no comprendamos cómo nuestro cuerpo sabe que debe dejar de tener hambre cuando comemos", dijo Knight, investigador del Instituto Médico Howard Hughes y profesor asociado en elDepartamento de Fisiología de la UCSF.
Uno de los desafíos para responder esta pregunta es que los miles de nervios sensoriales involucrados en la recolección de información sensorial del estómago y el intestino vienen en muchos tipos diferentes, pero todos transmiten mensajes al cerebro a través del mismo paquete gigante, quese llama nervio vago. Los científicos pueden bloquear o estimular la actividad de este haz de nervios y cambiar el apetito de los animales, pero ¿cómo averiguar qué terminaciones del nervio vago en particular fueron responsables del cambio?
Para resolver este misterio, el equipo de laboratorio de Knight, dirigido por el investigador postdoctoral Ling Bai, PhD, mapeó exhaustivamente las identidades moleculares y anatómicas de las neuronas de los tipos de células sensoriales vagales que inervan el estómago y el intestino. Este nuevo mapa, publicado el 14 de noviembre de 2019en celda , permitió a los investigadores estimular selectivamente diferentes tipos de neuronas vagales en ratones, revelando que los sensores de estiramiento intestinal son los únicos capaces de evitar que incluso los ratones hambrientos quieran comer.
El mapa completo del sistema nervioso intestinal revela información sorprendente
Los científicos habían clasificado previamente las neuronas sensoriales intestinales en tres tipos según la anatomía de sus terminaciones nerviosas: las terminaciones mucosas tienen terminales nerviosas que recubren la capa interna del intestino y detectan hormonas que reflejan la absorción de nutrientes; los IGLE matrices laminares intraganglionares tienen nerviosterminaciones en las capas de músculo que rodean el estómago y el intestino y detectan el estiramiento físico del intestino; y IMA matrices intramusculares, cuya función aún se desconoce, pero también pueden sentir el estiramiento.
"El nervio vago es la principal vía neuronal que transmite información desde el intestino al cerebro, pero las identidades y funciones de las neuronas específicas que envían estas señales aún no se conocían bien", dijo Bai. "Decidimos utilizar técnicas genéticas modernascaracterizar sistemáticamente los tipos celulares que componen esta vía por primera vez ".
Usando estas técnicas, Bai y sus colegas descubrieron que las terminaciones mucosas en realidad vienen en muchas variedades diferentes, cuatro de las cuales los investigadores estudiaron en detalle. Algunas de estas se encontraron principalmente en el estómago y otras principalmente en diferentes partes de los intestinos, concada tipo se especializó para detectar una combinación particular de hormonas relacionadas con los nutrientes. Los IGLE sensibles al estiramiento también se presentaron en al menos dos tipos diferentes, encontraron los investigadores, uno principalmente en el estómago y el otro principalmente en el intestino.
Para aprender cómo estos diferentes tipos de nervios en el intestino controlan el apetito, Bai y su equipo utilizaron una técnica llamada optogenética, que involucra la ingeniería genética de grupos específicos de neuronas de una manera que les permita ser estimuladas selectivamente por la luz, en este caso paraprobar su capacidad para hacer que los ratones hambrientos dejen de comer.
Los investigadores esperaban que la estimulación de las neuronas IGLE que detectan el estiramiento del estómago hiciera que los animales dejaran de comer, y esto es justo lo que encontraron. Pero cuando pasaron a estimular los diferentes tipos de terminaciones mucosas sensibles a las hormonas en el intestino que se había planteadoPara controlar el apetito, encontraron que ninguno de estos podía afectar la alimentación de los animales. En cambio, para sorpresa de los investigadores, encontraron que la estimulación de los receptores de estiramiento IGLE en el intestino resultó ser mucho más poderosa para eliminar el apetito de los ratones hambrientos.que incluso los receptores de estiramiento del estómago.
"Esto fue bastante inesperado, porque el dogma en el campo durante décadas ha sido que los receptores de estiramiento del estómago detectan el volumen de comida que se ingiere y los receptores de hormonas intestinales detectan su contenido de energía", dijo Bai.
Estos resultados plantean preguntas importantes sobre cómo estos receptores de estiramiento se activan normalmente durante la alimentación y cómo podrían manipularse para tratar la obesidad. Los hallazgos también sugieren una posible explicación de por qué la cirugía bariátrica, que se realiza para tratar la obesidad extrema al reducir el tamaño deel intestino: es tan misteriosamente eficaz para promover el apetito a largo plazo y la reducción de peso.
Los investigadores han sospechado durante algún tiempo que una de las razones por las que esta cirugía es tan sorprendentemente efectiva para bloquear el hambre es que hace que los alimentos pasen muy rápidamente del estómago al intestino, pero se desconoce el mecanismo. Los nuevos hallazgos sugieren una respuesta:que la comida que entra rápidamente estira el intestino, activando así los sensores de estiramiento vagal y bloqueando poderosamente la alimentación
"La identificación del mecanismo por el cual la cirugía bariátrica provoca la pérdida de peso es uno de los mayores problemas sin resolver en el estudio de las enfermedades metabólicas, por lo que es emocionante que nuestro trabajo pueda sugerir un mecanismo fundamentalmente nuevo para este procedimiento", dijo Knight.En la actualidad, sin embargo, esta idea es una hipótesis que aún debe ser probada ".
Los hallazgos se suman a la nueva ciencia del hambre y la sed
Knight, miembro del Instituto Weill de Neurociencias de la UCSF y del Instituto Kavli de Neurociencia Fundamental de la UCSF, investiga cómo el cerebro percibe las necesidades del cuerpo y luego genera comportamientos específicos para restaurar el equilibrio fisiológico, a veces de formas sorprendentes.En los últimos años, su laboratorio ha cambiado las teorías de libros de texto sobre el hambre y la sed.
Se pensaba, por ejemplo, que las neuronas en el cerebro motivan a comer y beber al reaccionar al equilibrio interno de nutrientes y agua del cuerpo. Pero el equipo de Knight, al registrar con precisión la actividad de neuronas específicas en ratones, encontró que las neuronas del hambre se vuelventan pronto como un animal ve u huele la comida, pareciendo anticipar la ingesta de comida. Del mismo modo, las neuronas de la sed se apagan al primer sorbo de agua, mucho antes de cualquier cambio en el equilibrio de líquidos del cuerpo. El equipo de Knight también ha identificado neuronas sensibles al calor que controlantermorregulación, incluidas las respuestas de un animal al calor. Más recientemente, su laboratorio ha centrado su atención en el intestino, explorando cómo los nutrientes, la sal y el estiramiento en el estómago y el intestino influyen en las neuronas que controlan la alimentación y la bebida.
"Nos gusta utilizar enfoques imparciales, como la obtención de imágenes in vivo, para observar estos sistemas a medida que operan de forma natural", dijo Knight. "Esto crea la oportunidad para la serendipia y nos permite descubrir las 'incógnitas desconocidas': las cosas queno sabía que deberíamos estar buscando ".
Autores: Los autores adicionales del estudio fueron Sheyda Mesgarzadeh, Erica L.Huey, Lindsay A. Gray, Tara J. Aitken, Yiming Chen, Lisa R. Beutler y Jamie S. Ahn, de UCSF; Karthik S. Ramesh deHHMI; Linda Madisen y Hongkui Zeng, del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle; y Yin Liu y Mark A. Krasnow de la Universidad de Stanford.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Nicholas Weiler. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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