EUROPA
PRESS
17
junio 2016
El azúcar en forma de glucosa en la sangre proporciona la energía
esencial para las células, de forma que cuando su habitual fuente dietética
-los hidratos de carbono-- es escasa, el hígado puede producirlo con la ayuda
de la grasa.
Pero una nueva
investigación de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados
Unidos, se suma a la evidencia de que otros tejidos pueden intervenir para
generar 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 realizada a partir de estudios en ratones, que se detallan en un artículo
publicado en la edición digital de este jueves de la revista 'Cell Reports', podría ayudar a
los investigadores a entender mejor una clase creciente de enfermedades
metabólicas, a menudo mortales, que afectan a la forma en que el cuerpo procesa
los nutrientes, dicen los autores.
"Nos sorprendió que
otros tejidos, incluyendo el riñón y el intestino, pudieran compensar tan bien
cuando se deteriora la capacidad del hígado para generar la glucosa --destaca
el profesor asociado de Química Biológica en la Escuela de Medicina de la
Universidad Johns Hopkins Michael Wolfgang--. Pero, de nuevo, no es raro que en
la biología se cuente con sistemas de copia de seguridad para algo tan crucial
para la supervivencia como proporcionar energía a las células".
Wolfgang 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, la llamada
oxidación de ácidos grasos. Además, se estima que alrededor del 90 por ciento
de la gluconeogénesis se produce en el hígado,
mientras que el otro 10 por ciento se desarrolla en los riñones y el intestino.
Así que cuando este
investigador y su equipo eliminaron el gen CPT2, que es necesario para la
oxidación de ácidos grasos, a partir de células de hígado de ratón, no
esperaban que pudieran sobrevivir sin un suministro continuo de hidratos de
carbono. "Los ratones viven durante las dos primeras semanas de la leche
de sus madres, que es alta en grasas y baja en carbohidratos --detalla
Wolfgang-- así que nos sorprendió que lo hicieron bien cuando la capacidad del
hígado para quemar grasa para producir glucosa y cetonas se dañara".
Wolfgang explica que cuando
las enzimas descomponen compuestos de alta energía --ácidos grasos-- que
producen múltiples moléculas de acetil CoA, se
canalizan en dos reacciones diferentes. Una genera moléculas de ATP que
contienen energía, que se pueden utilizar para fabricar glucosa con el fin de
mantener los niveles de glucosa en sangre en los animales que no han comido
hidratos de carbono en un tiempo. La otra reacción hace de las moléculas
llamadas cetonas, que pueden emplear algunos tejidos, como el cerebro, como una
fuente de energía alternativa cuando la glucosa es escasa.
Una llamada de socorro del hígado
Los investigadores se
sorprendieron de que los ratones que carecen de CPT2 en el hígado pesaron lo mismo que los ratones normales y emplearon la
misma cantidad de energía e, incluso, utilizaron cantidades comparables de
grasa y azúcar como fuente de combustible. El único cambio aparente fue menores
niveles de cetonas circulantes, lo cual se esperaba.
En otras pruebas, cuando
los investigadores examinaron los riñones de los roedores, 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 plantean la
cuestión de cuáles son las señales de estrés que el hígado envía a otros
tejidos para pedir ayuda. Mediante 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. Una, conocido como FGF21, les llamó la atención,
ya que fomenta que las células absorban carbohidratos y descompongan las
grasas, y está siendo probada como un tratamiento para la diabetes y la
obesidad. De hecho, encontraron 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 a la oxidación de ácidos grasos en el hígado, los
investigadores retuvieron la comida de ratones modificados genéticamente
durante 24 horas, pero estos animales fueron capaces de adaptarse a este
desafío. Su uso total de energía fue normal, al igual que sus niveles de
glucosa en la sangre, aunque sus hígados fueron grasos y tenían demasiadas
grasas circulantes y cetonas no circulantes. Los investigadores también vieron cambios
en los niveles de actividad de genes relacionados con la oxidación, tanto en el
hígado y el riñón.
Para entender mejor el
metabolismo único de los ratones que carecen de CPT2, los autores los pusieron
en una 'dieta cetogénica' con alto contenido de
grasa. Como, según Wolfgang, estaban consumiendo una gran cantidad de calorías
y comiendo esencialmente grasa eb cada comida, sus
hígados no podían manejar la grasa, la dieta y finalmente fue letal para los
ratones. Los ratones aparentemente había 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.
"El hígado sabía que
necesitaba para quemar grasa para fabricar glucosa, por lo que pedía al tejido
graso que le enviara ácidos grasos. Pero no podría quemar esos ácidos grasos,
por lo que sólo los absorbió y obtuvo demasiada grasa para funcionar",
dice Wolfgang. Y añade que los datos del equipo sugieren que casi todas las
cetonas circulantes son producidas por el hígado a través de la oxidación de
ácidos grasos. Las cetonas son conocidas por 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, según 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 fallos en CPT2, que puede ser letal.
Wolfgang también señala que
lo que amenaza gravemente a las personas con diabetes tipo 1 es un trastorno
llamado cetoacidosis: como estos individuos carecen
de insulina, las células necesitan absorber los hidratos de carbono, sus
células terminan apoyándose en demasiada oxidación de ácidos grasos en el
hígado, lo que genera cetonas. Un exceso de cetonas en la sangre hacen que sea ácida, lo que disminuye su capacidad de
transportar oxígeno.