Publicado 04/11/2021 06:59CET

¿Cómo usa el cerebro el estado nutricional para regular el crecimiento?

Archivo - Comida sana para el cerebro.
Archivo - Comida sana para el cerebro. - ISTOCK/WILDPIXEL - Archivo

MADRID, 4 Nov. (EUROPA PRESS) -

Los científicos han descubierto cómo un receptor del cerebro, denominado MC3R, detecta el estado nutricional del organismo y regula el momento de la pubertad y el ritmo de crecimiento de los niños y el aumento de la masa muscular magra.

Estos hallazgos, publicados en la revista 'Nature', podrían explicar cómo los seres humanos han crecido más y han alcanzado la madurez sexual antes en el último siglo. A lo largo del siglo XX, la altura media aumentó unos 10 cm en el Reino Unido y hasta 20 cm en otros países.

Aunque los científicos llevan mucho tiempo sugiriendo que este fenómeno podría estar relacionado con un acceso más fiable a los alimentos por parte de las mujeres embarazadas y los niños, hasta ahora no se había entendido con precisión cómo el cuerpo percibe su estado de nutrición y convierte esa información en crecimiento y maduración sexual.

Ya se sabía que al cerebro llegan señales que indican el estado nutricional del cuerpo, como las hormonas leptina, producida en las células adiposas (grasa), e insulina, producida en respuesta a los aumentos de los niveles de azúcar en sangre. En una parte del cerebro llamada hipotálamo, estas hormonas actúan sobre un pequeño grupo de neuronas que producen señales llamadas melanocortinas.

Las melanocortinas actúan sobre una serie de receptores, dos de los cuales están presentes en el cerebro. Uno de ellos, el receptor de melanocortina 4 (MC4R), ha demostrado anteriormente que regula el apetito y que la falta de MC4R provoca obesidad; sin embargo, el sistema MC4R no controla el efecto de la nutrición en el crecimiento y el momento de la pubertad.

Ahora, el estudio dirigido por investigadores de la Unidad de Enfermedades Metabólicas del MRC y de la Unidad de Epidemiología del MRC (ambas parte del Instituto de Ciencias Metabólicas Wellcome-MRC) de la Universidad de Cambridge, con colaboradores de la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Bristol, la Universidad de Michigan y la Universidad de Vanderbilt, ha descubierto un papel para el otro receptor de melanocortina del cerebro, que se conoce como receptor de melanocortina 3 (MC3R).

Descubrieron que, en respuesta a señales nutricionales, el sistema MC3R controla la liberación de hormonas clave que regulan el crecimiento y la maduración sexual.

Para demostrar la relación en los seres humanos, los científicos buscaron entre el medio millón de voluntarios del Biobanco del Reino Unido a personas con mutaciones genéticas naturales que alteran la función del MC3R. Identificaron a unos cuantos miles de personas portadoras de diversas mutaciones en el gen MC3R y descubrieron que estas personas eran de media más bajas y entraban en la pubertad más tarde que las que no tenían ninguna mutación.

Por ejemplo, identificaron a 812 mujeres que tenían la misma mutación en una de sus dos copias del gen MC3R. Esta mutación sólo reducía parcialmente la capacidad de funcionamiento del receptor. A pesar de este sutil efecto, las mujeres que la portaban tenían una media de 4,7 meses más de edad en la pubertad que las que no tenían la mutación.

Las personas con mutaciones que reducían la función del MC3R también eran más bajas y tenían menos cantidad de tejido magro, como el muscular, pero no influía en la cantidad de grasa que tenían.

Para confirmar estos resultados en los niños, estudiaron a casi 6.000 participantes del Estudio Longitudinal Avon de Padres e Hijos (ALSPAC) e identificaron a seis niños con mutaciones en el MC3R. Los seis niños eran más bajos y tenían menor masa magra y peso durante toda la infancia, lo que demuestra que este efecto comienza muy pronto en la vida.

Todas las personas identificadas en estos estudios tenían una mutación en sólo una de las dos copias del gen. Encontrar mutaciones en las dos copias del gen es extraordinariamente raro, pero en otra cohorte los investigadores pudieron identificar a un individuo en el estudio Genes y Salud con una mutación muy perjudicial en ambas copias del gen. Esta persona era muy bajita y entraba en la pubertad después de los 20 años.

Este mismo fenómeno que vincula las reservas corporales nutricionales adecuadas con la madurez reproductiva se observa en todo el reino animal, por lo que los investigadores realizaron estudios en ratones para confirmar que la vía del MC3R funciona en todas las especies. Los trabajos realizados en el laboratorio del doctor Roger Cone, de la Universidad de Michigan, que ya había demostrado el papel del MC3R en el control del crecimiento y la masa magra de los ratones, demostraron que, mientras los ratones normales interrumpían su ciclo reproductivo cuando se sometían a un periodo de privación de alimentos, los ratones modificados para carecer del MC3R no lo hacían.

Esto confirmó que el MC3R es una parte necesaria de cómo el estado nutricional controla la producción de hormonas sexuales.

El profesor Sir Stephen O'Rahilly, uno de los autores principales del estudio y director de la Unidad de Enfermedades Metabólicas del MRC de la Universidad de Cambridge, afirma que "este descubrimiento muestra cómo el cerebro puede percibir los nutrientes e interpretarlos para tomar decisiones subconscientes que influyen en nuestro crecimiento y desarrollo sexual".

"La identificación de la vía cerebral por la que la nutrición se convierte en crecimiento y pubertad explica un fenómeno global de aumento de la estatura y disminución de la edad de la pubertad que ha desconcertado a los científicos durante un siglo --prosigue--. Nuestros hallazgos tienen implicaciones prácticas inmediatas para el análisis de niños con graves retrasos en el crecimiento y el desarrollo puberal en busca de mutaciones en el MC3R".

Añade que "esta investigación puede tener implicaciones más amplias que el desarrollo infantil y la salud reproductiva. Muchas enfermedades crónicas están asociadas a la pérdida de masa magra, incluida la muscular, con la consiguiente fragilidad. Esto responde mal a simples suplementos nutricionales como las bebidas ricas en proteínas".

Según explica, "el hallazgo de que la actividad de la vía del MC3R influye en la cantidad de masa magra que lleva una persona sugiere que la investigación futura debería investigar si los fármacos que activan selectivamente el MC3R podrían ayudar a redirigir las calorías hacia el músculo y otros tejidos magros con la perspectiva de mejorar el funcional físico de tales pacientes".

El profesor John Perry, autor principal del estudio de la Unidad de Epidemiología del MRC de la Universidad de Cambridge, destaca que "este es un momento muy emocionante para la genética humana. El análisis de las secuencias genéticas de un gran número de participantes en la investigación nos permite comprender procesos biológicos fundamentales que hasta ahora eran difíciles de comprender. Combinando estos estudios con experimentos en modelos celulares y animales, seguiremos descubriendo nuevos conocimientos y comprendiendo los mecanismos que subyacen al crecimiento humano y a las enfermedades metabólicas".

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