Miden ritmo cerebral en roedores para entender la conducta de ingesta

Traces from Echo video

Con investigación básica de frontera, en el Laboratorio de Neurobiología del Apetito en el Instituto de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav) se llevan a cabo estudios para conocer los mecanismos que regulan el consumo excesivo de alimentos agradables al paladar. En la imagen: roedor con pequeños electrodos insertados en su cerebro para medir la actividad eléctrica que ocurre durante la ingesta. (Imagen: cortesía Dr. Gutiérrez Mendoza.)

Zacatecas, Zac.- La obesidad y los trastornos alimenticios afectan de manera importante la salud humana. Hoy en día se desconocen las bases neuronales del apetito y de la conducta de la ingesta, y la investigación que existe al respecto en el mundo es muy poca.

Para ampliar el conocimiento y con la finalidad de encontrar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de la obesidad, Ranier Gutiérrez Mendoza, del Departamento de Farmacología del Cinvestav, está interesado en descubrir los circuitos que regulan el consumo excesivo de alimentos altamente agradables al paladar, desde la percepción gustativa hasta el control neuronal del apetito.

El ganador del Premio de Investigación 2017 de la Academia Mexicana de Ciencias en el área de ciencias naturales explicó que para entender cómo funciona el cerebro durante la ingesta de alimentos, experimenta en el laboratorio con roedores, a los que les inserta pequeños electrodos en su cerebro para medir la actividad eléctrica. 

Al introducir un electrodo al cerebro del roedor se puede medir el voltaje y las variaciones que ocurren en el órgano. Estos cambios, llamados potenciales de campo local, son una especie de electroencefalograma, que presentan una mayor resolución y permiten observar, además de las oscilaciones, la actividad de las neuronas. 

“La actividad de ensambles de neuronas, es decir, de grupos muy grandes de neuronas que tienen una misma función, empiezan a oscilar (disparan en soncronía) junto con el movimiento que los animales hacen al comer, es decir, cuando mueven la boca rítmicamente los roedores, estas neuronas empiezan a oscilar -en distintas partes del sistema de recompensa y del sistema gustativo-,  y lo que pensamos es que esta acción motora provoca que las neuronas se comuniquen mejor entre ellas, que se sincronicen y, por tanto, que se transfiera la información gustativa de una región a otra de forma más eficiente, eso es algo que nosotros hemos estado investigando”, expuso Gutiérrez Mendoza.

En el cerebro se pueden encontrar diferentes estados cerebrales y en cada uno de ellos existen distintos tipos de oscilaciones. Por ejemplo, señaló en investigador, cuando una persona pone atención a algo hay una oscilación llamada gamma, esto se ha observado también “en el laboratorio con nuestros animales, que presentan una oscilación muy rápida que refleja el estado de atención, y cuando los animales están comiendo lo hacen a una frecuencia de 7 hertz y precisamente la actividad de las neuronas oscila a esa frecuencia”. 

Con sus investigaciones, el grupo de Gutiérrez Mendoza propone que estas oscilaciones están relacionadas con la forma en la cual el sistema gustativo y el sistema de recompensa se están comunicando e interactuando mientras se realiza la ingesta. “En un futuro vamos a comprender cómo cambian estas oscilaciones y también seremos capaces de identificar si cambian cuando el animal desarrolla obesidad”.

Resultados de la investigación en laboratorio

Ranier Gutiérrez Mendoza fundó hace nueve años el laboratorio de neurobiología del apetito del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), y es considerado un centro de vanguardia en México para el estudio neurofisiológico de los circuitos neuronales involucrados en el control neuronal del apetito, y es pionero en implementar la técnica de registros electrofisiológicos multiunitarios en roedores en libre movimiento, y más recientemente la técnica de optogenética en México para controlar el consumo de azúcar en ratones hambrientos, lo cual fue reportado en la revista Journal of Neuroscience, 2016. En ese estudio se demostró que la activación específica de las aferentes glutamatérgicas del núcleo accumbens shell (un centro de placer del cerebro) es recompensante y puede transitoriamente detener el consumo de azúcar en animales hambrientos. 

Gracias a sus estudios, el científico también descubrió que el procesamiento de información gustativa mientras los animales aprenden y toman decisiones basadas en dicha información requiere de menos de 300 milisegundos, lo que mostró por primera vez que la detección de los sabores es extremadamente rápida.

Además, Ranier Gutiérrez ha descubierto el mecanismo de acción de dos de los supresores del apetito más utilizados para el tratamiento de la obesidad (el dietilpropión y la fentermina), cuyos resultados fueron publicados en la revista Journal of Neurophysiology, 2015. Y con el apoyo de la farmacéutica mexicana Productos Medix, actualmente se encuentra en proceso de patentar una nueva combinación farmacológica con efectos sinérgicos para el tratamiento de la obesidad.

Lo más reciente

El trabajo que ha realizado en el laboratorio Gutiérrez Mendoza es modificar genéticamente a las neuronas por medio de adenovirus asociados que permiten transfectar la proteína GCaMP6 en diversos grupos neuronales. Esta proteína es un sensor de calcio intracelular, de tal forma que cada vez que en las neuronas se active la GcaMP6 emite un flash de fluorescencia de luz, entonces gracias a esta proteína cualquier incremento en la actividad neuronal se ve reflejado como si fuese una tormenta de rayos eléctricos, la cual ahora se puede observar en video con la ayuda de un micromicroendoscopio de epifluorescencia, el cual se coloca en el cerebro del animal. Estas técnicas son de frontera y el doctor en ciencias biomédicas y sus colaboradores son los primeros en contar con el equipo de estudio en México a través del apoyo del Conacyt.

Con esta nueva tecnología, dijo el investigador, se podrá observar la manera en que se activan las mismas neuronas a través de los días, cómo estas neuronas se modulan, entender el funcionamiento en condiciones normales y saludables del animal, y en una situación de enfermedad y enfermedad. “Los resultados los tendremos en 2019”, anunció con absoluta seguridad.

Emocionado con el uso de estas nuevas tecnologías, Ranier Gutiérrez comentó que gracias a ellas se puede “interrogar con mayor precisión” la función de ciertos grupos de neuronas en el cerebro relacionadas con la alimentación, por lo que resulta de gran importancia que el país invierta en estudios de esta naturaleza, para entender las bases biológicas que nos hacen comer, y después llevar el conocimiento a una aplicación clínica. 

En el laboratorio de neurobiología del apetito se estudia el funcionamiento del cerebro, donde se hallan alrededor de 25 mil genes que codifican a dos millones de proteínas, las cuales son parte de aproximadamente 86 mil millones de neuronas que lo conforman.

“Afortunadamente para los neurocientíficos, en esos millones de neuronas existen un poco más de 300 tipos celulares diferentes, entonces podemos investigar cuántos de esos tipos celulares participan en la alimentación, porque no hay que olvidar que además están entremezclados realizando funciones diferentes. Queremos determinar qué tipo de neuronas inducen la alimentación y cuáles están relacionadas con otras funciones como las motoras o del sueño, por ejemplo”, expuso el científico galardonado por la AMC.

Esta investigación de ciencia básica está concentrada en poder identificar las neuronas que hacen que las personas coman y las que hacen comer demás, lo que permitiría encontrar nuevos blancos farmacológicos para controlar la alimentación de forma más específica y probablemente con menos efectos secundarios.

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