INGESTA DE COMIDA: ALGUNOS DATOS SOBRE EL METABOLISMO

By Ángel L Medrano

Absorción, ayuno y los dos depósitos de nutrientes. Comer es una de las cosas más importantes que hacemos y también puede ser una de las más placenteras. Gran parte de lo que un animal aprende a hacer está motivado por la lucha constante para obtener comida. El control de la conducta de la ingesta de alimentos es aun más complicado que el de la ingesta de líquidos y de sodio. Se puede conseguir el equilibrio hídrico mediante la ingesta de dos ingredientes, agua y cloruro sódico pero al comer se ha de obtener una cantidad adecuada de carbohidratos, grasas, aminoácidos, vitaminas y otros minerales además de sodio. De este modo nuestras conductas de ingestión de comida, resultan más complejas.

Al comer incorporamos a nuestro organismo moléculas que alguna vez formaron parte de otros organismos vivos, plantas y animales. Ingerimos dichas moléculas por dos motivos: para construir y mantener nuestros propios órganos y con el fin de obtener energía para los movimientos musculares y para mantener nuestro cuerpo caliente. En otras palabras, necesitamos materiales de construcción y combustible.

Nuestras células tienen que abastecerse de combustible y de oxígeno para poder mantenerse vivas. Obviamente, el combustible procede del tubo digestivo. Ha de existir un depósito que almacene los nutrientes para mantener alimentadas a las células del cuerpo cuando los intestinos están vacíos. Existen dos depósitos de reservas: uno a corto plazo y otro a largo plazo (en el primero se almacenan carbohidratos y en el segundo, grasas).

El depósito a corto plazo se halla en las células del hígado y los músculos y contiene un carbohidrato llamado glucógeno. El depósito de reservas de grasas a largo plazo es el que nos mantiene vivos durante los periodos de ayuno. Cuando nos despertamos por la mañana nuestro cerebro vive de la glucosa que libera el hígado. Las demás células se mantienen vivas por los ácidos grasos.

¿QUÉ INICIA LA CONDUCTA DE COMER?

La regulación del peso corporal requiere un equilibrio entre la ingesta de comida y el gasto energético. Si se asume que el gasto de energía es constante, se necesitan dos mecanismos para mantener un peso corporal relativamente constante. Un mecanismo ha de aumentar la motivación para comer si las reservas a largo plazo de nutrientes están empezando a agotarse y el otro ha de restringir la ingesta de comida si se comienza a ingerir más calorías de las que se necesitan.

Señales ambientalesUn hábitat de “banquete o de hambre” favoreció la evolución de mecanismos que detectaban rápidamente la pérdida de reservas a largo plazo y que proporcionaban una fuerte señal de buscar y consumir alimentos. Los factores que nos motivan a comer cuando puede disponerse fácilmente de comida son diferentes de los que nos motivan cuando la comida escasea. Si hay comida en abundancia, tendemos a comer cuando el estómago y el intestino superior están vacíos. Este vacío aporta una señal de hambre. Aunque un estómago vació es señal importante, muchos factores dan inicio a una comida, incluyendo ver un plato lleno, el aroma de un guiso, la presencia de personas sentadas en la mesa, etc. Cuando nuestras reservas a corto y largo plazo de nutrientes están bien repletas, nuestra motivación para comer no se basará en una necesidad fisiológica de alimento.

Señales del estómago  Se ha descubierto uno de los modos en que se puede

comunicar el estómago y el cerebro. El aparato digestivo libera una hormona peptídica llamada grelina. El nivel de grelina aumenta con el ayuno y se reduce tras una comida y además, los anticuerpos de grelina o los antagonistas de los receptores de grelina inhiben la ingesta de alimento.

La grelina potencia marcadamente la ingesta de alimento e incluso estimula pensar en comida.

Una sola inyección intravenosa de grelina no solo acentúa el apetito en sujetos normales sino que además, inducía vividas imágenes de los alimentos que les gustasen a los sujetos participantes. La secreción de grelina se suprime cuando el animal come o cuando el investigador infunde comida dentro del estómago del animal, pero la inyección de nutrientes en la sangre no suprime la secreción de grelina, de modo que la liberación de la hormona está controlada por el contenido del aparato digestivo, no por la disponibilidad de nutrientes en sangre.

También la inyección de alimento directamente en el intestino delgado (evitando el estómago) suprime la secreción de grelina. Así pues, aunque el estómago segrega grelina, su secreción parece estar controlada por receptores que se encuentran en la parte superior del intestino delgado, no en el propio estómago.

Señales metabólicas : La mayoría de las veces volvemos a comer tras

unas horas después de haber comido. Pero si nos saltamos varias comidas estaremos cada vez más hambrientos, posiblemente debido a las señales fisiológicas que nos indican que hemos estado retirando nutrientes de nuestras reservas a largo plazo.

Una caída del nivel de glucosa es un poderoso estímulo para provocar hambre. La hipoglucemia se puede producir experimentalmente, administrando al animal una inyección de insulina lo que hace que las células del hígado, de los músculos y del tejido adiposo capten glucosa y la almacenen.

Inyección de Insulina

También se puede privar a las células de glucosa inyectando 2-DG.

Tanto la hipoglucemia como la 2-DG causan glucoprivación, esto es que privan de glucosa a las células. La glucoprivación estimula la ingesta de comida sea cual sea la causa. También puede producirse hambre provocando lipoprivación.

Hay dos conjuntos de receptores que supervisan el nivel de combustibles metabólicos: uno en el cerebro y otro en el hígado. Los detectores del cerebro supervisan los nutrientes disponibles para el resto del cuerpo. Dado que el cerebro solo puede utilizar glucosa, sus detectores responden a la glucoprivación y los detectores del hígado responden tanto a la glucoprivación como a lipoprivación.

En resumen, en el cerebro hay detectores que supervisan la disponibilidad de glucosa en el interior de la barrera hematoencefálica, mientras que en el hígado hay detectores que supervisan la disponibilidad de nutrientes (glucosa y ácidos grasos) en el exterior de la membrana hematoencefálica.

En un estudio descubrieron que la sección de la rama hepática del nervio vago impide que lleguen al cerebro las señales de hambre producidas en el hígado.

¿QUÉ DETIENE LA CONDUCTA DE COMER?HASTA AQUI

Hay dos fuentes principales de señales de saciedad o que detienen la ingesta. Las señales de saciedad a corto plazo proceden de las consecuencias inmediatas de ingerir comida. Las señales de saciedad a largo plazo proviene del tejido adiposo, donde se halla el depósito a largo plazo de nutrientes. Estas señales no controlan el inicio y el final de una comida sino que controlan la ingesta de calorías modulando la sensibilidad de los mecanismos cerebrales a las señales de hambre y de saciedad que reciben.

Debido a las consecuencias de la inanición son mucho más graves que las de la sobrealimentación, el proceso de selección natural nos aporta sólidos mecanismos para comenzar a comer y otros más débiles para dejar de hacerlo.

Factores cefálicos  Alude a varios grupos de receptores situados en la

cabeza: los ojos, la nariz, la lengua y la garganta. La información sobre el aspecto, textura, gusto y temperatura de los alimentos ejerce un cierto efecto automático en la ingesta de comida. Sin duda, el papel principal de los factores cefálicos en la saciedad es el hecho de que el sabor y el olor de la comida pueden servir como estímulos que permiten que el animal aprenda cuál es el contenido calórico de distintos alimentos.

Por ejemplo, el acto de saborear y deglutir la sopa contribuye a una sensación de plenitud.

Factores gástricos  Supuestamente en el estómago hay

factores que pueden detectar la presencia de nutrientes. Dos investigadores observaron que cuando extraían comida del estómago de una rata que acababa de comer todo lo que había querido, el animal volvía a comer inmediatamente justo la cantidad de comida suficiente para reemplazar lo que se había extraído.

Factores intestinales  Los intestinos contienen receptores de nutrientes.

Diversos estudios han puesto de manifiesto que los axones aferentes que proceden del duodeno responden a la presencia de glucosa, Aa y ácidos grasos. En un estudio se encontraron pruebas de que existen factores de saciedad intestinales en seres humanos.

De manera que los factores de saciedad procedentes del estómago y del intestino pueden interactuar dado que cuando hemos acabado de ingerir una comida normal nuestro estómago está lleno y el duodeno ha recibido una pequeña cantidad de nutrientes.

A medida que se produce la digestión, la comida se va introduciendo gradualmente en el duodeno.

El duodeno controla la frecuencia con que se vacía el estómago mediante la secreción de una hormona llamada colecistoquinina (CCK). Además de estimular la contracción de la vesícula biliar, la CCK hace que el píloro se contraiga e inhibe las contracciones gástricas, impidiendo así que el estómago le proporcione más comida.

El nivel de CCK en sangre ha de relacionarse con la cantidad de nutrientes que el duodeno recibe del estómago. Así pues, esta hormona podría aportar una señal de saciedad al cerebro, comunicándole que el duodeno está recibiendo comida del estómago. Por otra parte, la CCK no actúa directamente en el cerebro, en vez de ello actúa sobre receptores que se hallan en la unión entre el estómago y el duodeno.

Colecistoquinina (CCK).

El péptido PYY es una sustancia producida por las células del tubo digestivo que parece actuar como señal de saciedad. Se libera tras una comida en una cantidad proporcional a las calorías que se acaban de ingerir. La inyección de PYY disminuye significativamente la cantidad de alimento que ingieren los miembros de muchas especies, entre las que se incluyen ratas y seres humanos.

Factores hepáticos  La saciedad producida por factores gástricos e

intestinales es un mecanismo de anticipación, es decir, estos factores predicen que la comida que existe en el aparato digestivo (una vez absorbida) restituirá finalmente las variables del sistema que provocan el hambre.

La última fase de saciedad tiene lugar en el hígado, que es el primer órgano en saber que por fin el alimento está siendo recibido por los intestinos. Las pruebas de que los detectores del hígado desempeñan una importante función en la saciedad provienen de varias fuentes. Cuando el hígado recibe nutrientes de los intestinos envía una señal al cerebro que produce la saciedad. Siendo más precisos, la señal prolonga la saciedad que ya habían iniciado las señales del estómago y el duodeno.

Insulina  La insulina permite que otros órganos aparte del cerebro

metabolicen la glucosa y favorece que los nutrientes penetren en los adipocitos, donde son transformados en triglicéridos. A pesar de que las células del cerebro no necesitan insulina para metabolizar la glucosa, en él existen receptores de insulina. Éstos detectan la insulina que hay en la sangre para indicarle al cerebro que el organismo probablemente está en la fase de absorción del metabolismo. Así pues, la insulina puede funcionar como una señal de saciedad.

Sin embargo, un mecanismo de transporte la lleva a través de la barrera hematoencefálica y así llega a las neuronas del hipotálamo implicadas en la regulación del hambre y la saciedad. La infusión de insulina en el tercer ventrículo inhibe conducta de comer y ocasiona una pérdida de peso corporal.

Saciedad a largo plazo: señales del tejido adiposo  Diversos estudios manifiestan que un animal ajustará

apropiadamente su ingesta si se le da una dieta de alto o bajo contenido calórico. Si se somete a un animal a una dieta que reduce su peso, los factores gástricos de saciedad se hacen mucho menos eficaces.

Las señales que proceden del depósito a largo plazo de nutrientes pueden o bien suprimir las señales del hambre o bien aumentar las señales de saciedad a corto plazo.

Es poco probable que el peso corporal se regule por sí mismo, lo más seguro es que se regulen ciertas variables relacionadas con la grasa corporal. La diferencia básica entre las personas obesas y las no obesas es la cantidad de grasa almacenada en el tejido adiposo; por lo que tal vez el tejido graso proporciona una señal al cerebro que le informa de la cuantía de grasa almacenada.

Un gen determinado que recibe el nombre de OB en condiciones normales, produce un péptido al que se le llama leptina. Esta leptina segregada por los adipocitos, ejerce efectos significativos tanto sobre el metabolismo como sobre la toma de alimentos; actuando como una hormona antiobesidad.

MECANISMOS CEREBRALES

Las señales del hambre y de saciedad se origina en el aparato digestivo y en los depósitos de reservas de nutrientes del organismo. No obstante, el objetivo de esas señales es el encéfalo.

Pero, ¿cuáles mecanismos encefálicos intervienen en la ingesta de comida y del metabolismo?

A-EL TRONCO CEREBRAL

Las conductas de ingesta son filogenéticamente antiguas, es evidente que todos nuestros antepasados comían y bebían, o morían. Por lo tanto, las conductas básicas de ingesta, masticar o tragar, están programadas por circuitos cerebrales filogenéticamente antiguos.

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El tronco del encéfalo contiene circuitos neurales que pueden controlar la aceptación o el rechazo de alimentos dulces o amargos; e incluso pueden ser modulados por la saciedad o por señales fisiológicas de hambre; como la disminución del metabolismo de glucosa o el que haya comida en el aparato digestivo. El área prostrema y el núcleo del fascículo solitario (AP/NFS) reciben señales procedentes de la lengua, el estómago, el intestino delgado y el hígado. Y envían la información a muchas regiones del pro-sencéfalo. Estas señales interactúan entre sí y contribuyen a controlar la ingesta de comida.

B-HIPOTÁLAMO:

Papel en el hambre: los investigadores han descubierto varios péptidos producidos por las neuronas del hipotálamo que juegan un importante papel. La hormona concentradora de melanina (HCM) y la orexina (o hipocretina) estimulan el hambre y disminuyen el índice metabólico por lo que aumentan y almacenan las reservas de energía del cuerpo.

Papel del Hipotálamo en el Hambre

Los investigadores se refieren a estos péptidos como orexígenos: sustancias químicas que inducen el apetito. La inyección de uno de estos induce la ingesta de alimentos. Si se priva a las ratas de comida aumentan los niveles de ARN mensajero de HACM y orexina. De éstos, la HCM tiene el papel más importante en la estimulación de la alimentación. Los ratones con una mutación contra el HCM comen menos que los ratones normales y están por debajo de su peso. Sin embargo, los ratones que producen un cantidad excesiva de HCM comen en demasía y ganan peso.

Las señales de hambre activan las neuronas del HCM y la orexina. Los niveles hipotalámicos de NPY aumentan tras privación de comida y disminuyen después de comer. Las inyecciones de una sustancia bloqueadora de los receptores de NPY suprimen la ingesta de alimento.

Los endocanabinoides estimulan la ingesta, al parecer aumentando el nivel de HCM y de orexina.

En resumen: la actividad de las neuronas secretoras de HCM y de orexina localizada en el hipotálamo lateral aumenta la ingesta de comida y disminuye el índice metabólico. Estas neuronas son activadas por otras del núcleo arqueado que segregan NPY. Las neuronas que contienen NPY también proyectan al núcleo paraventricular, el cual desempeña una función en el control de la secreción de insulina y del metabolismo. Una de las señales que activan el NPY/PRAG es el ghrelin, un orexígeno liberado por el estómago.

Papel en la saciedad: la leptina inhibe la ingesta e incrementa el metabolismo del animal. La leptina produce sus efectos comportamentales y metabólicos uniéndose a receptores cerebrales, en particular, de neuronas que segregan los péptidos orexígenos NPY y PRAG.

La actividad de los receptores de leptina de las neuronas que segregan NPY/PRAG tiene un efecto inhibidor sobre estas neuronas. Normalmente activan a las neuronas HCM y neuronas orexinérgi- cas, la presencia de leptina disminuye la liberación de estos orexígenos.

También hay neuronas que segregan péptidos o sustancias supresoras del apetito: anorexígenas; como el CART. Las neuronas secretoras de CART son importantes para controlar la saciedad. Si se priva a los animales de alimento los niveles de CART descienden. La infusión de un anticuerpo de CART aumenta la alimentación.

La actividad de las neuronas CART suprime la ingesta de alimentos inhibiendo a las neuronas de HCM y de orexina. Las neuronas CART tienen receptores de leptina que ejercen un efecto excitador, por lo tanto, parece ser que las neuronas secretoras de CART se encargan del efecto de saciedad que ejerce la leptina.

Las neuronas CART liberan un anorexígeno, la hormona α – melanocito – estimulante (α-MSH). Las neuronas CART/ α-MSH son activadas por la leptina, mientras que las neuronas NPY/PRAG son inhibidas por la leptina.

EN RESUMEN:

La leptina ejerce al menos algunos de sus efectos de saciedad estimulando receptores de neuronas del núcleo arqueado. La leptina inhibe a neuronas que segregan NPY/PRAG (péptido asociado a agouti), lo que suprime la alimentación inducida por esos péptidos y evita que descienda el índice metabólico. La peptina activa a neuronas que contienen CART/MSH, lo cual inhibe a las neuronas secretoras de HCM y orexina localizadas en el hipotálamo lateral y frena su efecto estimulante del apetito. El PYY, liberado por le tubo digestivo inmediatamente después de cada comida, inhibe a las nueronas NPY/GRAP.