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Durante el ejercicio moderado, el hipotálamo del cerebro, la región que controla el metabolismo, libera una hormona relacionada con la resistencia a la obesidad, según una investigación en ratones.

Una hormona mitocondrial expresada por células en las profundidades del cerebro parece desempeñar un papel en la mejora del metabolismo y la lucha contra la obesidad, según un nuevo estudio en ratones. Una colaboración entre la Facultad de Gerontología Leonard Davis de la USC e investigadores de Corea del Sur ha demostrado cómo el ejercicio moderado hace que las células del hipotálamo, la pequeña región del cerebro que controla el metabolismo, liberen una hormona llamada MOTS-c. 

MOTS-c es una proteína pequeña que está codificada en el genoma mitocondrial más pequeño de las células, en lugar de la colección más grande de genes en el núcleo, dijo Changhan David Lee, profesor asistente de gerontología en la Escuela Leonard Davis de la USC y coautor principal del nuevo estudio. En los últimos años se ha descubierto que las mitocondrias, aunque más comúnmente conocidas como las partes de las células que producen energía, desempeñan un papel mucho más importante en la salud y el envejecimiento al proporcionar instrucciones para los procesos celulares. Estudios posteriores de Lee y sus colegas han demostrado cómo MOTS-c codificado por mitocondrias interactúa con el genoma nuclear y regula el metabolismo celular y las respuestas al estrés .

El estrés como acto de equilibrio

El nuevo estudio también ilustra cómo el estrés en las mitocondrias puede promover un metabolismo saludable, cuando se mantiene en un equilibrio cuidadoso. La investigación existente ha demostrado cómo el estrés de bajo grado en las mitocondrias puede promover la salud y la longevidad, un fenómeno denominado mitohormesis, dijo Lee. Esencialmente, mientras que los altos niveles de un factor estresante, como una toxina, pueden causar un daño importante, una pequeña cantidad de un factor estresante puede fortalecer la función mitocondrial saludable.

“Como dijo una vez [el filósofo Friedrich] Nietzsche, ‘Lo que no nos mata nos hace más fuertes’”, comentó Lee. Para examinar los efectos del estrés mitocondrial en el metabolismo, Lee y sus colegas examinaron ratones que fueron criados para ser parcial o completamente deficientes en un solo gen dentro de un tipo específico de célula cerebral, neuronas de proopiomelanocortina hipotalámica (POMC). El gen faltante, Crif1, controla cómo las células utilizan las proteínas codificadas por las mitocondrias.

Los ratones que eran homodeficientes en Crif1, lo que significa que no tenían copias del gen Crif1 en absoluto, experimentaron un estrés mitocondrial severo y mostraron indicadores de problemas metabólicos cuando alcanzaron la edad adulta, incluido el aumento de peso y la reducción del gasto energético. Además, los ratones que carecían de Crif1 por completo también tenían resistencia a la insulina y niveles altos de azúcar en la sangre, al igual que la diabetes tipo 2 en humanos.

Sin embargo, los ratones que eran heterodeficientes en el gen Crif1 (podían expresar parcialmente el gen, pero no tanto como los ratones normales) experimentaron un estrés mitocondrial leve y protección contra la obesidad o la resistencia a la insulina. Cuando se les alimentó con una dieta alta en grasas, los ratones a los que les faltaba parte de su función Crif1 ganaron menos peso que los ratones normales con la misma dieta, a pesar de que los primeros consumieron más calorías. Un estudio adicional de los ratones reveló que sus neuronas afectadas expresaban tanto más MOTS-c como más beta-endorfina (β-END), una molécula supresora del dolor que normalmente se libera durante el ejercicio.

Los ratones con estrés mitocondrial leve en las neuronas POMC pueden haber evitado la obesidad debido al cambio de los tejidos grasos dentro de sus cuerpos. Los investigadores notaron que los ratones heterodeficientes en Crif1 muestran más termogénesis, la capacidad de generar calor, y un examen más detallado de las células grasas reveló una mayor cantidad de células grasas pardas.

La grasa parda aparece marrón debido a la presencia de más mitocondrias en comparación con la grasa blanca. En los bebés, que aún no tienen la capacidad de temblar para mantener el cuerpo caliente, su mayor proporción de grasa parda consume azúcar y grasa blanca para generar energía y producir calor. Los científicos están interesados ​​en los efectos de «oscurecer» la grasa, o convertir la grasa blanca en grasa parda, como una posible forma de abordar la obesidad en los adultos, que normalmente retienen sólo pequeñas bolsas de grasa parda.

Tratamiento MOTS-c, cada ejercicio brinda beneficios similares

En experimentos posteriores, los investigadores pudieron imitar estos cambios, incluido el aumento de la grasa parda y la termogénesis, en ratones normales al administrar MOTS-c directamente al cerebro. De manera reveladora, los mismos beneficios también surgieron después de que los ratones realizaran ejercicio moderado. Los hallazgos del estudio indican que el proceso de equilibrar el estrés mitocondrial leve puede ser una parte clave de por qué el ejercicio mejora el metabolismo. El proceso parece estar mediado por MOTS-c, lo que se suma al cuerpo de investigación que respalda la participación metabólica de la hormona.

«Nuestro cerebro es un centro de control para muchas funciones fisiológicas», dijo Lee. «Este es un nuevo mecanismo de fisiología del ejercicio que puede proporcionar nuevos espacios para el desarrollo terapéutico futuro de los miméticos del ejercicio». Lee y Pinchas Cohen, profesor de gerontología, medicina y ciencias biológicas y decano de la Escuela Leonard Davis de la USC, describieron por primera vez el MOTS-c en 2015, junto con su función para restaurar la sensibilidad a la insulina y contrarrestar la resistencia a la insulina inducida por la dieta y dependiente de la edad, efectos comúnmente asociados con el ejercicio. En otro artículo publicado el 20 de enero en Nature Communication, Lee, Cohen y sus colegas demostraron que los niveles de MOTS-c aumentan con el ejercicio en humanos y, cuando se administran a ratones, pueden duplicar la capacidad de carrera de animales jóvenes y viejos. Estos estudios plantean la posibilidad de desarrollar medicamentos que brinden los beneficios para la salud del ejercicio a personas frágiles o discapacitadas que no pueden hacer ejercicio de manera segura.

El estudio actual indica que la hormona mitocondrial no solo actúa localmente dentro de los tejidos musculares, sino que surge de la sede del cerebro para el metabolismo, dijo Lee. «La pregunta es, ‘al hacer ejercicio, ¿las mitocondrias se comunican con su centro de mando, o lo pasan por alto y hablan directamente con los órganos objetivo (periféricos)?'», Dijo Lee sobre la investigación sobre el papel de MOTS-c en el ejercicio y el metabolismo. «Estamos demostrando que pueden ser ambas cosas».

Fuente: https://gero.usc.edu

Referencia: Kang GM, Min SH, Lee CH, et al. Mitohormesis in hypothalamic POMC neurons mediates regular exercise-induced high-turnover metabolism. Cell Metabolism Volumen 33, issue 2, p334-349.E6, february 02, 2021.