¿Por qué necesitamos comer?
"¿Por qué quieres comer?" "Porque tengo hambre". Un niño de tres años puede responder a esto. Entonces, ¿por qué sentimos hambre o saciedad? ¿Por qué tengo hambre cuando mi estómago está vacío y cuando está lleno? Obviamente, debido a que nuestro cuerpo tiene un mecanismo para regular el hambre y la saciedad, el centro que controla las sensaciones debe estar ubicado en el sistema nervioso central. Los biólogos saben desde hace mucho tiempo que hay una pequeña área en la superficie ventral del cerebro y debajo del tálamo: el hipotálamo controla muchas funciones fisiológicas, incluida la temperatura corporal, el sueño, las respuestas endocrinas y emocionales, la reproducción, el metabolismo y más. , incluido el control de la ingesta de alimentos. Las células cerebrales con funciones similares se agrupan en grupos llamados núcleos. Hay muchos núcleos en el hipotálamo, ¿cuáles están relacionados con el control de la ingesta de alimentos?
Podemos utilizar animales para hacer dos experimentos opuestos: estimular un determinado núcleo o destruir un determinado núcleo para ver la reacción del animal. Por ejemplo, en el hipotálamo hay un grupo de núcleos llamados núcleos ventromediales (llamados así debido a su orientación). Si estimulamos el núcleo ventromedial de los ratones con una corriente eléctrica débil, los ratones dejan de comer y no sienten hambre aunque tengan el estómago vacío. Sin embargo, si se aumenta la corriente y el núcleo medial ventral de la rata se destruye con una descarga eléctrica, la rata seguirá hambrienta y comerá sin parar, convirtiéndose en un hombre grande y gordo, incluso demasiado gordo para darse la vuelta. Esto demuestra que el hipotálamo ventromedial controla la alimentación en los animales y es el centro de la saciedad, informándoles que están llenos.
En el hipotálamo también existe un núcleo llamado hipotálamo vestibular, que desempeña el papel opuesto en la ingesta de alimentos. Es el centro de alimentación: si se estimula, el ratón empezará a comer; si se destruye, el ratón iniciará una huelga de hambre hasta morir de hambre; Algunas personas pueden pensar, ¿y si destruimos tanto el núcleo ventromedial como el núcleo vestibular hipotalámico? Los resultados experimentales mostraron que los ratones que se sometieron a esta cirugía también murieron debido a la huelga de hambre. Por tanto, el núcleo ventromedial funciona para inhibir los núcleos vestibular-hipotalámicos. Si el núcleo vestíbulo-hipotalámico ya no está presente, la presencia o ausencia del núcleo ventromedial no supone ninguna diferencia.
El núcleo hipotalámico vestibular estimula la ingesta de alimento animal, mientras que el núcleo ventromedial inhibe el núcleo hipotalámico vestibular, que es el mecanismo básico por el cual el sistema nervioso central regula la ingesta de alimento animal. Pero la realidad es más complicada que eso. En este proceso también intervienen otros núcleos nerviosos. Y estos núcleos no están diseñados específicamente para controlar la ingesta de alimentos, sino también controlar otros procesos fisiológicos. Por ejemplo, dañar el núcleo ventromedial de los ratones no sólo estimula su alimentación, sino que también afecta su comportamiento sexual y otros comportamientos (como volverse particularmente agresivo). Los núcleos nerviosos del cerebro están conectados por innumerables fibras nerviosas, formando una red de comunicación extremadamente compleja. Las señales que afectan a un núcleo nervioso también se transmiten a otros núcleos nerviosos. Es difícil distinguir claramente la función específica de cada núcleo. Piénsalo. Hay cientos de miles de millones de neuronas en el cerebro humano y cada neurona está conectada a miles de otras neuronas. Qué sistema tan complejo es este. Averiguar los detalles directamente es una tarea imposible.
Pero podemos comprender algunos detalles de la actividad neurofisiológica a través de otros métodos, como la genética y la bioquímica. La genética nos permite descubrir y estudiar las consecuencias de las mutaciones genéticas, mientras que la bioquímica nos permite estudiar mecanismos fisiológicos a nivel molecular. En 1950, se descubrió que una cepa de ratones comía en exceso y se volvía muy obesa, pesando más del doble que los ratones normales. Algunas personas pensaban que esto se debía a una determinada mutación genética, pero en ese momento no estaba claro dónde estaba el gen y cuál era su función específica. Se le llamó simplemente "gen ob" (ob significa obesidad obile en inglés), y la cepa de ratones pasó a ser conocida como ratones ob. Posteriormente se descubrió que otras mutaciones genéticas también provocaban que los ratones comieran en exceso y recibieron diferentes nombres, el más importante de los cuales fue la cepa del gen db descubierta en 1966 (db es la abreviatura de diabetes en inglés).
Entonces, ¿qué factores hacen que estos ratones mutantes coman en exceso? Es fácil pensar en realizar un experimento para ver qué moléculas químicas sobran en el hipotálamo de estos ratones. Los estudios han encontrado que el hipotálamo de ratones obesos contiene un exceso de neuropéptido Y, que tiene una variedad de funciones fisiológicas, pero lo que nos preocupa aquí es si afecta la alimentación. De hecho, si se inyecta neuropéptido Y en el cerebro de ratones normales, estos comen en exceso y se vuelven obesos. Parece que la razón por la que los ratones son obesos es por un exceso de neuropéptido Y. ¿Hemos resuelto el misterio de la obesidad? No es tan simple.
A finales de los años 1960 y principios de los años 1970, el biólogo estadounidense Douglas Coleman llevó a cabo un experimento conjunto utilizando cepas obesas y db de ratones obesos: al conectar dos ratones diferentes, los vasos sanguíneos crearon dos ratones unidos, permitiendo que sustancias en la sangre de un ratón para entrar en el cuerpo del otro ratón y tener un impacto. Los resultados de su experimento son los siguientes:
Cuando dos ratones normales se unen, uno de ellos comerá en exceso, lo que provocará que el otro tenga poco apetito y pierda peso.
Combinando ratones ob obesos con ratones normales: los ratones ob obesos pierden peso.
Combinando ratones obesos db con ratones normales: los ratones normales dejaron de comer y perdieron peso.
Combinación de ratones obesos ob con ratones obesos db: los ratones obesos ob dejan de comer y pierden peso, pero los ratones obesos db no se ven afectados.
¿Qué nos dicen estos experimentos? Del primer experimento se puede inferir que una vez que los ratones normales estén llenos, aparecerán en la sangre factores de saciedad que suprimen el apetito. Del segundo experimento se puede inferir que los ratones obesos carecen de este factor de saciedad, por lo que su ingesta de alimentos no está controlada.
Una vez que se obtuvo el factor de saciedad de la sangre de ratones normales, comieron normalmente y perdieron peso. A partir del tercer experimento, podemos saber que los ratones obesos db secretan factores de saciedad excesiva, inhibiendo así la ingesta de alimentos de los ratones normales. El cuarto experimento también mostró que los ratones obesos db secretaban factores de saciedad excesiva, lo que inhibía la ingesta de alimentos de los ratones obesos.
Basándonos en estos experimentos, podemos saber que la razón por la que los ratones obesos comen en exceso es que el cuerpo carece de un factor de saciedad, lo que significa que el gen que produce el factor de saciedad (es decir, el gen ob) está mutado, falló. Sin embargo, existen otras razones para el apetito excesivo de las ratas db gordas. No le falta el factor de saciedad (es decir, su gen del factor de saciedad es normal), pero el factor de saciedad no tiene ningún efecto sobre él. Podemos especular que esto se debe a que un receptor que se supone que se une al factor de saciedad está defectuoso y no puede unirse al factor de saciedad, lo que hace que el factor de saciedad se vuelva ineficaz y se acumule en el cuerpo. En otras palabras, el gen del receptor del factor de saciedad (el gen db) en ratones obesos db está mutado.
Entonces, ¿qué es este factor de saciedad? Si pudiéramos aislar y clonar el gen ob, lo sabríamos. En 1986, otro biólogo estadounidense, Jeffrey M. Friedman, empezó a clonar el gen. Su laboratorio tardó ocho años, hasta 1994, en clonar el gen. Este gen codifica una hormona, que Friedman llamó leptina (del griego leptos, que significa "delgado"). La leptina es una hormona de la saciedad que es deficiente en ratones obesos y secretada en exceso en ratones obesos db. Si se inyecta leptina a ratones obesos todos los días, el número de comidas que comen los ratones obesos disminuye drásticamente y el consumo de energía aumenta al cabo de unos días. Después de dos semanas, los ratones pierden el 30% de su peso. Por el contrario, la leptina no tuvo ningún efecto en ratones obesos db. En 1996 también se clonó el gen db. Como se predijo, codifica el receptor de leptina.
El cuerpo humano también dispone de leptina, que es producida y secretada por las células grasas. Si comemos demasiados alimentos, estos se convertirán en grasa y se almacenarán en las células grasas, lo que hará que las células grasas crezcan. La obesidad se debe principalmente al agrandamiento de las células grasas después del almacenamiento de grasa, más que a un aumento en el número de células grasas. De hecho, la cantidad de células grasas permanece esencialmente sin cambios durante nuestra infancia. A medida que las células grasas crecen, comienzan a secretar más leptina. La leptina viaja a lo largo de la circulación sanguínea hasta el hipotálamo, inhibiendo la síntesis del neuropéptido Y, suprimiendo así el apetito. Por el contrario, si una persona empieza a hacer dieta, las células grasas se atrofian, la secreción de leptina disminuye y aumentan los neuropéptidos hipotalámicos, que también estimularán el apetito. La leptina también tiene otras funciones fisiológicas, como afectar la maduración sexual.
Estudiar el mecanismo por el que comemos no sólo tiene una gran importancia científica, sino también un importante valor práctico. En los países desarrollados, la obesidad es un problema social importante. Por ejemplo, en Estados Unidos, alrededor de un tercio de la población es obesa en diversos grados, y se estima que el número de personas obesas en todo el mundo llega a 300 millones. La obesidad no sólo afecta la apariencia del cuerpo, sino que también perjudica la salud, provocando fácilmente enfermedades cardiovasculares, diabetes y otras enfermedades. Por tanto, el descubrimiento de la leptina ha llamado la atención de toda la sociedad. La gente inmediatamente pensó: ¿se puede utilizar como medicamento para bajar de peso? La leptina fue descubierta en 1995. Poco después, una empresa de biotecnología de California compró la patente del gen de la leptina por 20 millones de dólares y comenzó los ensayos clínicos en humanos al año siguiente. Los resultados del primer ensayo clínico mostraron que la inyección de leptina parecía hacer que algunas personas perdieran peso, por lo que ingresaron al segundo ensayo clínico a mayor escala. Sin embargo, los resultados no fueron ideales y el efecto de pérdida de peso no fue mejor que el de un placebo. . En 2002, se finalizaron los ensayos clínicos. La búsqueda de una solución mágica para perder peso se ha visto frustrada una vez más.
¿A qué se debe esto? Una razón es que sólo un pequeño número de personas son obesas debido a la deficiencia de leptina (hasta ahora sólo se han encontrado unos pocos casos en el mundo), y para estas personas, las inyecciones de leptina tienen un efecto muy significativo. Sin embargo, a la gran mayoría de las personas obesas no les falta leptina. En cambio, tienen un exceso de leptina. La razón de que coman en exceso no es la deficiencia de leptina sino la insensibilidad a la leptina. Esto podría deberse a una variedad de factores, como la incapacidad de la leptina para ingresar al hipotálamo o, como en los ratones obesos db, receptores de leptina defectuosos.
Ahora sabemos que, además de la leptina y el neuropéptido Y, muchas otras moléculas (como la hormona liberadora de corticotropina y la colecistoquinina) participan en el control de la ingesta de alimentos. Los mecanismos moleculares que controlan la ingesta de alimentos son en realidad mucho más complejos que lo que hemos descrito anteriormente, y apenas estamos comenzando a comprenderlos. Sin embargo, la mayoría de los investigadores ahora están de acuerdo en que el peso "normal" de una persona está determinado en gran medida genéticamente. Las interacciones entre moléculas como la leptina y el neuropéptido Y establecen un punto de ajuste para el peso y el apetito de una persona. Este punto de ajuste determina aproximadamente si una persona es gorda o delgada, si tiene poco o mucho apetito. La obesidad se produce porque este punto de ajuste es relativamente alto. En la historia de la evolución humana, en entornos hostiles donde los alimentos escasean, en realidad existe un punto de ajuste más alto que tiene una ventaja de supervivencia y puede comer y almacenar la mayor cantidad de grasa posible para evitar la hambruna. Lo que pasa es que en una sociedad rica las ventajas se convierten en cargas. La obesidad es un legado de la evolución.