miércoles, 15 de noviembre de 2023

Metabolismo celular hiperactivo y envejecimiento biológico

 Autor/a: Sturm, G., Karan, K.R., Monzel, A.S. et al. Fuente: Commun Biol 6, 22 (2023)  OxPhos defects cause hypermetabolism and reduce lifespan in cells and in patients with mitochondrial diseases

 

¿Por qué envejecen las células, y por extensión los humanos? La respuesta puede tener mucho que ver con las mitocondrias, los orgánulos que suministran energía a las células. Aunque esa idea no es nueva, faltaba evidencia directa en células humanas. Hasta ahora.

 En un estudio publicado en Communications Biology, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Columbia descubrió que las células humanas con mitocondrias dañadas responden acelerándose y gastando más energía. Si bien esta adaptación, llamada hipermetabolismo, mejora la supervivencia a corto plazo de las células, tiene un alto costo: un aumento dramático en la velocidad a la que envejecen las células.

 "Los hallazgos se realizaron en células de pacientes con enfermedades mitocondriales raras, pero también pueden tener relevancia para otras afecciones que afectan a las mitocondrias, incluidas enfermedades neurodegenerativas, afecciones inflamatorias e infecciones", dice el investigador principal Martin Picard, PhD, profesor asociado de comportamiento. medicina (en psiquiatría y neurología) en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia.

 “Además, el hipermetabolismo puede ser una razón clave por la cual la mayoría de las células se deterioran a medida que envejecemos”.

 Los defectos mitocondriales causados por raras mutaciones genéticas hacen que las células humanas aumenten su metabolismo. Aunque eso ayuda a la supervivencia a corto plazo, tiene un alto costo: un aumento dramático en la velocidad a la que envejecen las células. El hipermetabolismo también puede ser una razón clave por la cual la mayoría de las células se deterioran a medida que todos envejecemos. CRÉDITO: Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia (Martin Picard)

 Las células hipermetabólicas envejecen más rápido

 En general, se suponía que los defectos mitocondriales (que perjudican la conversión de las fuentes de alimentos en energía utilizable) obligarían a las células a disminuir su tasa metabólica en un esfuerzo por conservar energía. Sin embargo, al analizar la actividad metabólica y el consumo de energía en células de pacientes con enfermedades mitocondriales, los investigadores encontraron que las células con mitocondrias deterioradas duplican su gasto de energía. Además, volver a analizar los datos de cientos de pacientes con diferentes enfermedades mitocondriales mostró que los defectos mitocondriales también aumentan el costo energético de la vida a nivel de todo el cuerpo.

 Aunque este aumento de energía mantiene las células en funcionamiento, también degrada los telómeros de las células (tapas que protegen los extremos de nuestros cromosomas) y activa las respuestas al estrés y la inflamación. El efecto neto acelera el envejecimiento biológico.

 "Cuando las células gastan más energía para producir proteínas y otras sustancias esenciales para la supervivencia a corto plazo, es probable que roben recursos de los procesos que aseguran la supervivencia a largo plazo, como el mantenimiento de los telómeros", dice Gabriel Sturm, estudiante de posgrado y autor principal de este estudio.

 Hipermetabolismo, fatiga y envejecimiento

 Este estado hipermetabólico podría explicar por qué las personas con enfermedades mitocondriales experimentan fatiga e intolerancia al ejercicio, entre otros síntomas. “Para compensar el uso extra de energía en tus células, tu cuerpo te ‘dice’ que no te esfuerces demasiado, para conservar energía. Es probable que veamos la misma dinámica a medida que las personas envejecen y su vitalidad disminuye”, dice Picard.

 El estudio no apunta a ningún remedio nuevo para pacientes con enfermedades mitocondriales, que actualmente no son tratables, pero refuerza las recomendaciones actuales para que los pacientes se muevan más. “Eso puede parecer contrario a la intuición, ya que si es más activo, gastará más energía y posiblemente empeore sus síntomas”, dice Sturm. “Pero se sabe que el ejercicio aumenta la eficiencia de un organismo. Una persona que corre, por ejemplo, usa menos energía para sostener los procesos corporales básicos que alguien que no es físicamente activo”.

 Mejorar la eficiencia del organismo, lo que reduciría el uso de energía en las células y mejoraría la fatiga y otros síntomas, puede explicar parcialmente los beneficios para la salud del ejercicio en pacientes con enfermedades mitocondriales y personas sanas.

 En su búsqueda de nuevos tratamientos para las enfermedades mitocondriales, los investigadores deberían centrarse en el hipermetabolismo, dice Picard. “Aunque los defectos mitocondriales afectan la capacidad de las células para producir energía, la deficiencia de energía puede no ser el iniciador principal de la enfermedad. Nuestro estudio muestra que estos defectos aumentan el consumo de energía. Para mover la aguja terapéuticamente, es posible que debamos enfocarnos en el hipermetabolismo. Necesitamos más investigación para saber si eso funcionaría”.

 El hipermetabolismo también es común a otras enfermedades. Si el aumento del gasto de energía celular juega un papel causal en el impulso del proceso de envejecimiento, atacar el hipermetabolismo puede ser una forma de mejorar la fatiga, mejorar la calidad de vida de las personas o incluso retrasar el envejecimiento biológico.

miércoles, 1 de noviembre de 2023

La masculinidad la determinan 78 genes.

Un grupo de científicos ha presentado la secuencia del cromosoma que determina la masculinidad: de los 30.000 genes del hombre, sólo 78 se diferencian de la mujer. Además, según este estudio, el cromosoma masculino, el Y, es una degeneración del cromosoma femenino, el X. 
 La secuencia genética fue presentada ayer en Washington y hoy la publica la revista "Nature". Otra curiosidad: el cromosoma de la masculinidad es mucho más pequeño que el de la feminidad. Los científicos esperan que el estudio sirva, entre otras cosas, para avanzar en el conocimiento de la infertilidad. 
Los 78 genes, muchos casi idénticos, codifican sólo 27 proteínas distintas, y 11 se expresan únicamente en los testículos. Los cromosomas sexuales humanos actuales, X e Y, se diferenciaron hace más de 300 millones de años y desde entonces han ido divergiendo, aunque mantienen todavía un pequeño intercambio de material genético durante la formación del esperma. El cromosoma Y, mucho más pequeño que su pareja, el X, era considerado como prácticamente un fósil, con muy pocos genes y abocado a su desaparición por acumulación de defectos genéticos, ya que en un 95% de su longitud (la región específicamente masculina) es incapaz de recombinarse con el X. 
Ahora, se han logrado secuenciar los 23 millones de pares de bases de esta región que contienen los genes (hay además larguísimas cadenas de ADN repetitivo sin función conocida). La sorpresa ha sido que una cuarta parte son largos palíndromos: secuencias genéticas que se leen igual de izquierda a derecha que de derecha a izquierda y constan de dos brazos.

martes, 17 de octubre de 2023

La bioquímica del amor... ¿sólo eso?

De acuerdo con el estudio que cita Larry J. Young, los científicos podrían reducir el amor a una cadena de sucesos bioquímicos

El amor, irremediable sentimiento que nos posee sin que nuestra voluntad pueda hacer nada al respecto, ha sido y será fuente de inspiración de poemas, novelas, películas, pinturas, canciones y también de experimentos científicos. La curiosidad por descubrir los intrincados secretos bioquímicos del amor motiva muchas investigaciones. En este caso, una de las revistas científicas más importantes a nivel mundial, la revista Nature en su número de enero publicó un polémico ensayo donde Larry J. Young, del Centro de Investigaciones sobre Primates Yerkes, en Atlanta, Estados Unidos, señala que los investigadores ahora intentan aislar e identificar los componentes neuronales y genéticos de esta “exclusiva” emoción humana. El ensayo argumenta que es posible que pronto los biólogos sean capaces de reducir a una cadena de sucesos bioquímicos ciertos estados mentales relacionados con el amor.

Lejano a todo romanticismo, el autor del artículo considera que el análisis de varios mecanismos cerebrales que han servido para contar con terapias farmacológicas contra la ansiedad y las fobias ahora podrían aportar en los terrenos del amor. Reduciendo al amor como una serie de reacciones químicas y eléctricas que ocurren en el cerebro.

Young basa su hipótesis en los exitosos resultados de experimentos con animales dedicados a conocer los mecanismos que regulan emociones como el amor. En estos experimentos, el elemento estrella es la “oxitocina”. Esta hormona, segregada de forma natural por el hipotálamo, ha mostrado su capacidad para crear fuertes vínculos entre animales y mejorar la confianza en las relaciones entre humanos.

Con una lógica evolutiva Young señala que los mecanismos cerebrales y hormonales que se encuentran en este fenómeno humano que llamamos “amor” son únicamente parte de un fenómeno cerebral ya que nuestras emociones se albergan en este órgano y deben haber evolucionado a partir de mecanismos existentes en nuestros ancestros mamíferos. Así, la forma en que una madre ama a su bebé no debe ser muy diferente al amor de una madre de chimpancé u otro primate, incluso de una rata.

El artículo postula que algunos mecanismos hormonales que contribuyen a formar vínculos entre progenitores y crías pudieron haberse aprovechado en la evolución para formar vínculos entre parejas. Freud seguramente estaría feliz de escuchar esto confirmando el complejo de Edipo.

Diferentes investigaciones han comprobado que la conexión entre progenitores y crías de ratas, de ganado y de seres humanos, se debe a una descarga de la hormona oxitocina que favorece los comportamientos maternales. Y en perritos de las praderas y humanos se ha visto que esta hormona participa en la formación de relaciones monógamas que duran mucho tiempo.

Pero, como había señalado en artículos anteriores, Young también sostiene que la oxitocina necesita de otro neurotransmisor: la dopamina, que es el de la recompensa y la motivación hacia un comportamiento. Esta es la hormona que aumenta con la cocaína, la heroína o la nicotina y favorece la euforia y la adicción a un producto.

En el caso masculino, existen otros caminos neuroquímicos: en los machos de ratones de la pradera, la vasopresina es la hormona que potencia la unión a la pareja, la agresión a los rivales y los instintos paternales.

En su artículo, Young afirma que existe “un solapamiento intrigante entre las áreas del cerebro involucradas en el establecimiento de los vínculos de pareja en los perritos de la pradera y aquellas asociadas al amor en humanos”. En su opinión, gracias a los modelos con animales se está empezando a deconstruir el fenómeno amoroso y la posibilidad de que un “pretendiente sin escrúpulos pueda deslizar una poción amorosa farmacéutica en nuestra bebida” no está lejos.

De alguna forma el artículo de Young saca conclusiones pretenciosas simplificando los resultados de los experimentos sin considerar que una vez que existe la cultura, el funcionamiento de los seres humanos se vuelve mucho más complejo que el de los animales. Pero eso no impide que ya hoy en día existan productos a base de feromonas y oxitocina que prometen mejorar la vida sexual y amorosa de quienes los apliquen. Obviamente la posibilidad de generar una “píldora del amor” con oxitocina son inquietantes, aunque algunos científicos proponen que más que generar un fármaco del amor, se podría utilizar la sustancia de modo cosmético, este simple hecho plantea que quizá en un futuro cercano tengamos que tomar decisiones como sociedad hacia este tipo de productos.

Lo definitivo es que simplificar este sentimiento humano a reacciones químicas o a simples señales eléctricas es reducir una obra maestra en pintura a un conjunto de colores, a un delicioso pastel solamente en sus ingredientes, cuando efectivamente las reacciones químicas y las señales eléctricas son elementos de la más grande experiencia humana.

viernes, 25 de agosto de 2023

Qué hidratos de carbono debemos consumir y cuáles no (y cuándo)

Los hidratos de carbono (también denominados glúcidos, carbohidratos o hidratos) son nutrientes que se encuentran en los alimentos, junto con los otros dos macronutrientes: las proteínas y las grasas (lípidos).

Representan una parte fundamental de la alimentación humana. Para que nos situemos, algunos de los alimentos ricos en carbohidratos son los cereales y derivados (pan, pasta, arroz), tubérculos (patata), legumbres, fruta y verdura, leche y otros azúcares como miel o azúcar blanco.

¿Son necesarios en nuestra dieta?

La función principal de los hidratos de carbono es energética. Abastecen de energía a todos los órganos del cuerpo, desde el propio cerebro hasta los músculos. Funcionan como un combustible rápido y fácil de obtener por parte del cuerpo humano.

Por otro lado, desempeñan en el organismo otras funciones estructurales y regulan los niveles de azúcar en sangre. También intervienen en la disminución de la fatiga y en la recuperación muscular tras realizar actividad física.

Asimismo, participan en la síntesis de material genético (ADN, ARN), ayuda en el metabolismo de proteínas y grasa e impulsa la creación de tejidos musculares, entre otras funciones. En otras palabras, los hidratos de carbono son para nuestro organismo lo que la gasolina es para el coche.

¿Son todos los carbohidratos iguales?

Dependiendo de la estructura de los carbohidratos, encontramos dos tipos: los hidratos de carbono complejos o de absorción lenta (son almidones y fibra) y los sencillos o de absorción rápida, también denominados azúcares libres o simples (glucosa, fructosa y lactosa).

Seguramente alguna vez se ha dispuesto a leer la etiqueta de un producto alimenticio y ha encontrado nombres raros como dextrosa, jarabe de maíz, almíbar, almidón, maltosa… Ante tal cantidad de información quizás se haya preguntado: ¿Qué es todo eso? Lo cierto es que existen muchos tipos de azúcar diferentes y la propia estructura química de cada uno de ellos determina si un tipo de azúcar concreto es saludable o no.

Es decir, el azúcar puede encontrarse de manera intrínseca en el alimento (como sucede con la fruta y los cereales), puede ser liberada en el procesado (zumo) o ser añadida por la industria alimentaria o el consumidor (bollería industrial, yogur azucarado).

Debemos priorizar los que se encuentran de manera intrínseca en el alimento porque el resto de nutrientes que conforman ese producto hacen que el organismo utilice el nutriente de una manera óptima para la salud humana.

¿Cuanto menos azúcares mejor?

La Organización Mundial de la Salud (OMS) establece que se debe consumir menos del 10 % de la ingesta energética diaria (kilocalorías) de azúcares simples al día. Además, según la OMS, “una reducción por debajo del 5 % de la ingesta calórica total produciría beneficios adicionales para la salud”.

Teniendo en cuenta que la dieta de un adulto estándar es de aproximadamente 2 000 kilocalorías, se deberían consumir menos de 25 gramos al día de azúcares libres. Pero estos son solo una parte de los carbohidratos, por lo que deberíamos pararnos a pensar cómo gestionar la ingesta de los demás tipos.

Sin embargo, hay muchas dietas que restringen o eliminan los hidratos de carbono. Los consumidores lo conocen como la “carbofobia”. Seguro que alguna vez ha escuchado la expresión: “Los hidratos por la noche engordan”.

Lo cierto es que no hay que tener miedo a los carbohidratos. Las estanterías de los supermercados cada vez están más llenas de productos que indican “O % azúcares añadidos” o “Sin azúcar añadido”.

Cómo identificar azúcares saludables

¿Esto significa que son más saludables? En estos casos, hay que valorar el alimento o producto. Si se trata de un alimento al que le han quitado el azúcar para hacer una versión más saludable pero, a cambio, le han añadido otros aditivos de mala calidad, lo mejor es descartarlo del carro de la compra. Algunos ejemplos son el maltitol, xilitol o eritritol. Por el contrario, si no tiene azúcares añadidos ni edulcorantes en la etiqueta, lo podríamos considerar un producto alimenticio saludable.

También es necesario hacer referencia a los edulcorantes (también denominados polialcoholes), que son aditivos alimentarios, sustancias derivadas de los propios carbohidratos, con sabor dulce y muy bajo aporte calórico.

Aunque los beneficios y riesgos de su consumo están aún en estudio, las investigaciones apuntan a que los edulcorantes no nutritivos pueden ser posibles desencadenantes de adicción a los alimentos porque su ingesta se asocia a mayor preferencia y antojo por alimentos dulces, aumento del umbral del dulzor al que acostumbramos al paladar y, con ello, aumento de peso.

Carbohidratos de absorción lenta

Las dos características principales de los hidratos de carbono de absorción lenta son que son complejos (están compuestos por moléculas de azúcar que conforman juntas largas cadenas) y tienen bajo índice glucémico (elevan los niveles de azúcar en sangre de manera gradual, no picos de glucemia exagerados).

Los beneficios de este tipo de carbohidratos son los siguientes:

  • Mejor control de la glucemia. A diferencia de los hidratos de carbono de absorción rápida, estos permiten un mejor control de la glucemia (no se producen picos bruscos de glucemia después de comer). Esto es interesante en personas con diabetes.

  • Saciedad. Al ser complejos, permanecen más tiempo en el sistema digestivo en contacto con las paredes del mismo y, por tanto, mandan una señal de saciedad al cerebro.

  • Mejoran la composición de la microbiota intestinal.

  • Regulación. En el caso concreto de la fibra, puede actuar regulando niveles de colesterol plasmático, interesante en el manejo de enfermedades cardiovasculares. Llevando lo nutricional al terreno de la alimentación, podemos encontrarlos en cereales integrales (arroz, pan, pasta), legumbres (lentejas, alubias, garbanzos), fruta y verdura, frutos secos (naturales) y semillas, entre otros.

Por tanto, es importante consumir hidratos de carbono de absorción lenta en el día a día y limitar el consumo de hidratos de carbono de absorción rápida. No solo para regular la glucemia en caso de tener diabetes o controlar la saciedad en caso de querer perder peso, sino para la prevención de otras enfermedades metabólicas.

Un mal control de la glucemia puede desencadenar resistencia a la insulina por parte del organismo. Es decir, que el cuerpo no reconozca los azúcares y no sepa cómo actuar ante su presencia.

También es necesario considerar que, en determinadas situaciones, como en deportes de larga duración, es necesario e interesante para el buen rendimiento incluir hidratos de carbono de absorción rápida.

La importancia de los picos de glucemia

El correcto funcionamiento de la glucemia es la clave en este tipo de carbohidratos. El mantenimiento de una glucemia elevada mantenida en el tiempo (por consumo de alimentos procesados de mala calidad) pone en marcha mecanismos metabólicos de lipogénesis que hacen que el organismo almacene grasa.

Esto, unido al aumento del apetito cuando vuelve a caer la glucemia y el gran aporte calórico de los alimentos con azúcar añadido, aumentan el riesgo de desarrollar sobrepeso (y sus patologías asociadas) derivado de un consumo excesivo de azúcares o grasas de mala calidad nutricional.

Por eso, se desaconseja el consumo de azúcares simples añadidos: azúcar blanco, bollería industria, refrescos azucarados, etc. Además, es necesario destacar que la versión en la que consumimos un determinado alimento influye en el aporte nutricional.

Cuando consumimos azúcares presentes en la matriz del alimento (fruta y verdura, por ejemplo), nuestro cuerpo la recibe y la procesa de manera mucho más beneficiosa para la salud que cuando consumimos esos mismos azúcares, pero añadidos de manera externa en industria alimentaria o por parte del consumidor. Cuando hablamos de azúcar simple intrínseco, no tenemos que hacer grandes esfuerzos por limitarlos, ya que el alimento en conjunto (fibra, polifenoles y otras sustancias) es de buena calidad nutricional.

Por ejemplo, una patata frita industrial puede aportar menor cantidad de azúcares de absorción lenta que una patata con piel cocida. Unas tortitas de arroz inflado producen mayor pico de glucemia que un arroz integral cocido y salteado con verduras.

En definitiva, necesitaremos más carbohidratos cuanto mayor sea el grado de actividad física que realicemos. Al igual que sucede con los coches y la gasolina.

Es importante incluir hidratos de carbono de calidad en nuestra dieta y tener en cuenta nuestra actividad física para realizar un aporte proporcional y adecuado.The Conversation

Luis J. Morán Fagúndez, Decano del Colegio Profesional de Dietistas-Nutricionistas de Andalucía, Universidad Pablo de Olavide