El estudio en ratones embroma el papel importante del hígado en el equilibrio de grasas y azúcares
El azúcar en forma de glucosa en la sangre proporciona la
energía esencial para las células. Cuando su habitual fuente dietética de hidratos de carbono es escasa, el hígado puede producirla con la ayuda de la
grasa. Pero una nueva investigación de la Universidad Johns Hopkins, ahora se
suma a la evidencia de que otros tejidos pueden intervenir para hacer glucosa
cuando se deteriora la capacidad del hígado, y que la descomposición de las
grasas en el hígado es esencial para protegerlo de un ataque letal de grasa.
Los nuevos resultados de la investigación, a partir de estudios en ratones, es
probable que ayuden a los investigadores a entender mejor una clase creciente
de enfermedades metabólicas, a menudo mortales, que afectan la forma en que el
cuerpo procesa los nutrientes, dicen los investigadores.
Un resumen de los resultados aparecerá en línea el 16 de
junio en los Informes de la revista Cell.
"Nos sorprendió que otros tejidos, incluyendo el riñón
y el intestino, podrían compensar tan bien cuando se deteriora la capacidad del
hígado para generar glucosa", dice Michael Wolfgang, Ph.D., "pero, de
nuevo, no es raro que en la biología de contar con sistemas de copia de
seguridad para algo tan crucial para la supervivencia de proporcionar energía a
las células ".
Wolfgang, un profesor asociado de química biológica en la
Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, dice que de acuerdo con
los libros de texto, la capacidad de mantener la glucosa en la sangre durante
el ayuno, conocido como gluconeogénesis, requiere la descomposición y
transformación de ácidos grasos, conocido como la oxidación de ácidos grasos .
Además, se cree que alrededor del 90 por ciento de la gluconeogénesis se
produce en el hígado, mientras que el otro 10 por ciento se produce en los
riñones y el intestino. Así que cuando él y su equipo eliminó el gen CPT2, que
es necesario para la oxidación de ácidos grasos, a partir de células de hígado
de ratón, no esperaban que les permitieran
sobrevivir sin un suministro continuo de hidratos de carbono.
"Los ratones viven durante las dos primeras semanas con
la leche de sus madres, que es alta en grasas y baja en carbohidratos",
dice Wolfgang, "así que nos sorprendió que lo hicieron en aceptar cuando
la capacidad del hígado para quemar grasa para hacer la glucosa y cetonas fue
incapacitado."
Wolfgang explica que cuando las enzimas descomponen
compuestos de alta energía - ácidos grasos - que producen múltiples moléculas
de acetil CoA, que canalizan en dos reacciones diferentes. Uno genera moléculas
que contienen energía de ATP, que se pueden utilizar para hacer la glucosa para
mantener los niveles de glucosa en sangre en los animales que no han comido los
hidratos de carbono en un tiempo. La otra reacción hace que las moléculas lamadas
Cetonas, que pueden ser utilizados por algunos tejidos, como
el cerebro, como una fuente de energía alternativa cuando la glucosa es escasa.
Los investigadores también se sorprendieron de que los
ratones que carecen de CPT2 en el hígado pesaron lo mismo que los ratones
normales que utilizan la misma cantidad de energía. Incluso utilizaron
cantidades comparables de grasa y azúcar como fuente de combustible. El único
cambio aparente fue de menores niveles de cetonas que circulan, que se
esperaba.
"Todavía me resulta difícil abrigarlo en torno a mi
cabeza cómo estos ratones seriamente comprometidas no sólo sobrevivieron sino
que eran indistinguibles de los ratones normales en su consumo de
energía", dice Wolfgang.
En otras pruebas, cuando los investigadores examinaron los
riñones de ratones, se encontraron un aumento del contenido de grasa y los
genes responsables de la oxidación de ácidos grasos eran más activos, lo que
sugiere que el riñón había marcado el proceso en comparación con los ratones
normales.
Esos resultados plantea la pregunta de cuáles son las señales
de socorro que el hígado está enviando
para contar con la ayuda de otros tejidos. El examen de la actividad de los
genes en el hígado, el equipo encontró grandes cambios, incluso en algunas
moléculas de señalización de largo alcance. Uno, conocido como FGF21, les llamó
la atención, ya que fomenta a las células para absorber los carbohidratos y
descomponer las grasas, y está siendo probado como un tratamiento para la
diabetes y la obesidad. De hecho, encontraron sus niveles elevados en gran
medida en la sangre de ratones cuyos hígados carecían de la capacidad de quemar
grasa.
Para averiguar cómo afectaría el ayuno de oxidación de
ácidos grasos en el hígado, los investigadores retuvieron la comida de los
ratones modificados genéticamente durante 24 horas. Sin embargo, los ratones
fueron capaces de adaptarse y asimilar este desafío. Su uso total de energía
fue normal, al igual que sus niveles de glucosa en la sangre, aunque sus
hígados estaban grasos y tenían demasiadas grasas circulantes y no circulantes
cetonas. Los investigadores también vieron cambios en los niveles de actividad
de genes relacionados con la oxidación, tanto en el hígado y el riñón.
Para comprender mejor el metabolismo único de los ratones
que carecen de CPT2, los investigadores luego los pusieron con un alto
contenido de grasa, "dieta cetogénica," similar a la dieta Atkins
comercial que es muy baja en carbohidratos. Aunque, de acuerdo con Wolfgang,
que estaban consumiendo una gran cantidad de calorías comiendo esencialmente
mantequilla en cada comida, sus hígados no podían manejar la grasa, la dieta y
finalmente fue letal para los ratones. Los ratones aparentemente habían
disuelto todo el tejido de grasa en todo el cuerpo, pero sus hígados se
congestionaron con las moléculas de grasa. Wolfgang explica que el tejido graso
en todo el cuerpo descompone las grasas en ácidos grasos, que se envían a
continuación al hígado para su procesamiento.
Wolfgang dice: "El hígado sabía que necesitaba para
quemar grasa para hacer la glucosa, por lo que se preguntaba tejido graso para
enviar ácidos grasos Pero no podría quemar esos ácidos grasos, por lo que sólo
les absorbe y se puso demasiado grasa para funcionar.".
Wolfgang dice los datos del equipo sugieren que las cetonas
casi todos circulantes son producidos por el hígado a través de la oxidación de
ácidos grasos. Las cetonas son conocidas para retardar la descomposición de las
grasas en el tejido adiposo, por lo que su ausencia en los ratones
probablemente contribuyó a la continua avalancha de grasas en el hígado.
Todo esto, dice Wolfgang, podría ayudar a explicar cómo y
por qué el metabolismo se vuelve loco en las personas que son obesas,
diabéticas o nacen con errores genéticos que afectan a la oxidación de ácidos
grasos, incluyendo errores en CPT2, que puede ser letal.
Wolfgang también señala que lo que amenaza gravemente a las
personas con diabetes tipo 1 es una condición llamada cetoacidosis. Dado que
estos individuos carecen de insulina, que las células necesitan para absorber
los hidratos de carbono, sus células terminan apoyándose demasiado en la
oxidación de ácidos grasos en el hígado, lo que genera cetonas. Demasiadas
cetonas en la sangre hacen que sea ácida, lo que disminuye su capacidad de
transportar oxígeno. Wolfgang espera que otros estudios para comprender cómo el
cuerpo se ajusta a un hígado comprometido arroje luz sobre cómo prevenir la
cetoacidosis y regular mejor o volver a regular el metabolismo defectuoso.
Fuente: ScienceDAILY - Traducido al español y distribuido gratuitamente
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