Una nueva investigación desvela cómo los genes de nuestro cerebro cambian con los alimentos que ingerimos

La obesidad no es sólo cuestión de metabolismo. Tu conducta cambia y, a pesar de conocer los efectos perniciosos de una dieta altamente rica en grasas/energía, no puedes parar de consumirla. Ahora, un equipo científico del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona ha descubierto cómo nuestros genes responden a los alimentos que ingerimos. El equipo alimentó ratones con una dieta obesógena y descubrió que esto desencadena cambios coordinados de la expresión de los genes en diferentes áreas del cerebro. Su estudio, publicado en la revista eNeuro, muestra que pequeños cambios en la expresión de muchos genes se correlacionan con cambios físicos y de comportamiento en los ratones, y ello proporciona pistas sobre cómo un entorno obesógeno puede producir cambios de comportamiento y también alteraciones físicas que conducen a la obesidad.

La obesidad es un problema creciente en todo el mundo – en 2016, más de 1.900 millones de adultos de 18 años y mayores tenían sobrepeso y, de ellos, más de 650 millones era obesos. En EEUU, los expertos predicen que más del 85 por ciento de los adultos tendrán sobrepeso o serán obesos en 2030. La obesidad incrementa sustancialmente el riesgo de desarrollar otras enfermedades crónicas, incluidas la diabetes tipo 2, enfermedades cardíacas y circulatorias, depresión, algunos cánceres y muertes prematuras.

Los/as investigadores/as del CRG Ilario de Toma, Marta Fructuoso y Mara Dierssen, en colaboración con Bartek Wilczynski, de la Universidad de Varsovia, estudiaron cómo la expresión génica cambia en ciertas regiones del cerebro asociadas con el equilibrio de energía y recompensa cuando los animales ingerían las llamadas dietas ‘obesógenas’. Creían que este trabajo les desvelaría por qué los ratones acababan teniendo sobrepeso o comiendo demasiado cuando tienen acceso libre a una dieta de chocolate. Hasta ahora, se sabía muy poco sobre cómo esta dieta conduce a cambios en la expresión génica en el cerebro y cómo se coordinan estos cambios.

En su investigación, estudiaron los cambios en la expresión génica de los ratones que tenían acceso a una dieta rica en energía. Los ratones a los que se suministraba esta dieta acabaron con sobrepeso y con conductas compulsivas, de manera similar a cómo la obesidad se desarrolla en humanos. Descubrieron que los cambios en la expresión génica observados están controlados por dos procesos regulatorios principales – un proceso molecular similar a un ‘interruptor’ da lugar a una desregulación superior a 1,5 veces de la expresión génica en un número limitado de genes, y otro proceso de ‘sintonización’ que controla los genes mediante un proceso más sutil. Sorprendentemente, los cambios moleculares más sutiles fueron los asociados a peso corporal y a conductas compulsivas.

“Descubrimos que los genes que respondían a la dieta de manera similar no estaban distribuidos al azar, sino que tendían a agruparse en la misma región del genoma, denominada ‘dominios topológicamente asociados’ or TADs, en sus siglas en inglés” explica Dierssen. “Los TADs son áreas del cromosoma que se han conservado evolutivamente en tejidos y especies, y los genes presentes en TADs usualmente muestran perfiles de expresión similares, formando agrupaciones que están reguladas conjuntamente. De hecho, no son solo los mecanismos homeostáticos que regulan la ingestión de alimentos y el gasto de energía los que controlan el desarrollo de la obesidad. La recompensa, la emoción y la memoria, la atención y los sistemas cognitivos también pueden conducir a conductas adictivas como comer compulsivamente y la inflexibilidad. Todo ello está controlado por las áreas metabólicas y hedónicas del cerebro – el hipotálamo, el córtex frontal y el estriado – y es necesario que todo esté coordinado para permitir que las personas ingieran muchas más calorías de las que necesitan”, concluye Dierssen

En su estudio, el equipo descubrió que la forma en que los genes en los TADs respondían a la dieta dependía de la región del cerebro. Por ejemplo, el mismo dominio podía contener principalmente una concentración de genes en el estriado y el córtex, y una disminución de genes en el hipotálamo.

“Esperábamos que la expresión génica se desviara cuando los animales ingerían una dieta obesógena. Pero no esperábamos que los genes asociados al peso corporal aumentaran, y que para las conductas inflexibles y compulsivas sólo estuvieran sutilmente representados,” continua Dierssen. “Descubrimos que los genes que vemos que se correlacionaban con cambios físicos o de conducta sólo aumentaron o disminuyeron moderadamente como resultado de la dieta de chocolate, mientras que en otros genes sus niveles cambiaron más,” dice Dierssen. “Fue realmente emocionante ver los cambios físicos y de conducta reflejados por los genes cambiar en el área del cerebro que controla estas funciones. Por ejemplo, los cambios de los genes en el hipotálamo, que controla el apetito y el peso corporal, se correlacionaban con el peso corporal de los ratones, mientras que los niveles de genes expresados en el estriado y el córtex frontal, se correlacionaban con el grado de conducta compulsiva, inflexibilidad y comer demasiado.”

La investigación sugiere que los cambios en la expresión génica inducidos por una dieta altamente sabrosa y rica en energía en las diferentes regiones del cerebro están organizados por dominios cromosómicos, lo que permite una respuesta coordinada y dirigida a una región específica entre las diferentes áreas cerebrales. El hecho de que esos genes se agrupen en dominios tridimensionales sugiere que la terapia epigenética podría ser muy importante, y que debería incidir en la expresión génica en una región 3D específica del genoma. Son necesarios tratamientos para la obesidad que aborden una red completa de genes que pertenecen a procesos biológicos clave, en lugar de abordar un solo gen.

El equipo se centra ahora en buscar nuevas vías para revertir las conductas adictivas, como la compulsiva y la inflexibilidad, mediante el rescate de expresiones génicas incorrectas. Trabajos como este, que permiten comprender mejor los mecanismos moleculares subyacentes en las enfermedades, son necesarios para identificar nuevas vías para el tratamiento del creciente número de personas afectadas por la obesidad en todo el mundo.

Para más información y entrevistas, por favor, contactad a: Gloria Lligadas, Directora de Comunicación y RRPP, Centro de Regulación Genómica (CRG) - gloria.lligadas@crg.eu – Tel. +34 933160153 – Móvil +34608550788

Información sobre la financiación de este estudio: La investigación que ha producido estos resultados ha recibido el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad (Severo Ochoa 2013-2017' SAF2013-49129-C2-1-R y SAF2016-79956-R), Marie Curie IMPULSE, el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) Smartfoods, Era-net-Neuron (PCIN-2013- 060), y el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo de Polonia (Era-net-Neuron/10/2013).

Referencia: El estudio descrito en esta nota de prensa está basado en descubrimientos publicados en la siguiente publicación académica:

I De Toma, I., Grabowicz, I.E., Fructuoso, M., Trujillano, D., Wilczynski, B., Dierssen, M. Overweighed mice show coordinated homeostatic and hedonic transcriptional response across brain. eNeuro (2018). DOI: 10.1523/ENEURO.0287-18.2018 http://www.eneuro.org/content/eneuro/early/2018/11/22/ENEURO.0287-18.2018.full.pdf