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Los astrocitos, que constituyen casi la mitad de todas las células cerebrales, desempeñan un papel importante en el proceso del cuerpo de saber cuándo comer y con qué eficiencia quemar calorías ¿Podría la obesidad ser causada en parte por una falta de comunicación en el cerebro? Científicos de la Facultad de Medicina y la Facultad de Ciencias Biomédicas de la Universidad de Tufts han descubierto una vía a través de la cual las comunicaciones se regulan en el cerebro, y un fallo en los mensajes puede provocar comer en exceso, quemar calorías más lentamente y otros problemas metabólicos relacionados con la obesidad.

La vía involucra receptores en astrocitos en el hipotálamo ventromedial, una parte del cerebro que controla el hambre y promueve el control de la glucemia (azúcar en la sangre). Los astrocitos son células que comprenden más de la mitad del sistema nervioso del cuerpo y, hasta hace poco, se pensaba que, en el mejor de los casos, desempeñaban un papel de apoyo en funciones críticas controladas por el cerebro y el sistema nervioso.  Trabajando en un modelo de ratón, los científicos se centraron en una proteína llamada factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una molécula de señalización que se sabe desde hace mucho tiempo que es esencial para mantener el equilibrio de energía y glucosa dentro del sistema nervioso central. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha se han centrado principalmente en los efectos del BDNF en las células nerviosas, mientras que su función en los astrocitos y otros tipos de células del cerebro sigue sin comprenderse bien.

“Durante mucho tiempo se asumió que el mecanismo por el cual el BDNF funcionaba para controlar la alimentación era a través de receptores de señalización en las neuronas llamados TrkB”, dice Dominique Ameroso, GBS21, primera autora del nuevo estudio que completó su investigación doctoral en el laboratorio de la profesora de neurociencia Maribel Ríos, autor principal del estudio. Sin embargo, lo que reveló el estudio, que se publicó en Nature Metabolism, es que los receptores TrkB truncados para BDNF presentes en los astrocitos en realidad juegan un papel mucho más importante en el proceso del cuerpo de saber cuándo comer, cuándo el cuerpo está saciado, con qué rapidez o lentamente, el cuerpo quema calorías, utiliza glucosa y otras funciones clave relacionadas con la obesidad y la diabetes tipo 2.

Los ratones diseñados para no producir estos receptores en los astrocitos comen en exceso, se vuelven más sedentarios, queman menos calorías, son menos capaces de regular sus niveles de glucosa y desarrollan una serie de otros problemas similares a los observados en la obesidad y la diabetes tipo 2 en humanos. “En comparación, si elimina los receptores TrkB de las neuronas en el hipotálamo ventromedial, el resultado es un deterioro en la regulación de la glucosa, lo cual no es bueno, pero no se desarrollan ninguno de los otros problemas”, dice Ameroso. “Al alterar ciertos genes en ratones y ver cuáles son los efectos, podemos aprender mucho sobre estas disfunciones y cómo ocurren”, agrega Maribel Rios, profesora de neurociencia y autora principal del estudio

Los científicos no solo se dieron cuenta de que los receptores TrkB truncados en los astrocitos desempeñan un papel mucho más importante en el control del proceso de alimentación y ayuno en esta parte del cerebro, sino que también identificaron el proceso por el cual la interacción del BDNF con los receptores truncados desempeña esta función Resulta que a través de un proceso de varios pasos, la señalización de BDNF a TrkB truncada en los astrocitos controla la cantidad de glutamato que circula entre las sinapsis cercanas, que son estructuras que facilitan la comunicación entre las neuronas. El glutamato es el neurotransmisor más abundante en el cerebro y el sistema nervioso central. Desempeña un papel importante en una serie de funciones, que van desde el aprendizaje y la memoria hasta comer y ayunar. Sirve como una señal química que viaja a través de las sinapsis para excitar y aumentar la actividad de las neuronas.

Los científicos observaron que cuando los animales están en ayunas, el proceso de señalización de varios pasos hace que los niveles de glutamato en las sinapsis disminuyan para reducir la actividad de las neuronas supresoras del apetito y estimular la necesidad de comer del animal. Cuando los animales se están alimentando y se llenan, la señalización basada en astrocitos se acelera para aumentar los niveles de glutamato sináptico y evitar que el animal coma en exceso.

“Nuestro laboratorio está profundamente interesado en los mecanismos celulares y moleculares que actúan en el cerebro para regular el equilibrio energético y el control glucémico”, dice Ríos. “Queremos comprender mejor cómo el equilibrio estrictamente regulado entre las calorías ingeridas y las calorías gastadas se desregula, lo que lleva a comer en exceso, obesidad y disfunción metabólica. Estamos particularmente interesados ​​en BDNF porque es una proteína altamente conservada y las alteraciones en su función se han relacionado con la susceptibilidad a la obesidad en humanos. Al alterar ciertos genes en ratones y ver cuáles son los efectos, podemos aprender mucho sobre estas disfunciones y cómo ocurren, y si son específicas del sexo o si ocurren tanto en machos como en hembras.

“En esta investigación más reciente, los efectos se encontraron tanto en hombres como en mujeres”, agrega Ríos. “Durante años, los científicos asumieron que las neuronas solo daban forma a la función cerebral”, dice Ameroso, quien ahora es científico en Alnylam, una compañía farmacéutica y de biotecnología. “Pero el cerebro sigue siendo realmente una caja negra”. “Ya no podemos simplemente suponer que las neuronas por sí solas dan forma a la acción del cerebro”, agrega. “Durante años, los científicos han agrupado astrocitos, células microgliales y oligodendrocitos como un solo grupo de células llamadas células gliales que creían que no desempeñaban funciones significativas en el cerebro y el sistema nervioso en comparación con las neuronas. Lo que estamos descubriendo ahora es que estas células, y en particular los astrocitos, desempeñan funciones muy importantes que, en última instancia, podrían conducir al desarrollo de nuevos fármacos y tratamientos para una gran cantidad de afecciones, incluidas la obesidad y la diabetes”.

Fuente: https://now.tufts.edu

Referencia: Ameroso D, Meng A, Chen S, et al. Astrocytic BDNF signaling within the ventromedial hypothalamus regulates energy homeostasis. Nat Metab 2022;4:627-643.