Los científicos descubren cómo nuestro cerebro utiliza el estado nutricional para regular el crecimiento y la edad en la pubertad
Crédito: Steven Depolo/ fatherly.com, CC BY 3.0
Los científicos han descubierto cómo un receptor en el cerebro, llamado MC3R, detecta el estado nutricional del cuerpo y regula el momento de la pubertad y la tasa de crecimiento en los niños y aumenta la masa muscular magra.
Estos hallazgos, publicados hoy en la revista Nature, pueden explicar cómo los humanos crecieron y alcanzaron la madurez sexual antes durante el siglo pasado. Durante el siglo XX, la estatura promedio aumentó unos 10 cm en el Reino Unido y hasta 20 cm en otros países.
Si bien los científicos han sugerido durante mucho tiempo que este fenómeno podría estar relacionado con un acceso más confiable a los alimentos para mujeres embarazadas y niños, hasta ahora no se había entendido con precisión cómo el cuerpo detecta su estado de nutrición y convierte esa información en crecimiento y maduración sexual.
Ya se sabía que las señales llegan al cerebro para indicar el el estado nutricional del cuerpo, como las hormonas leptina, producida en las células adiposas (grasas), y la insulina, producida en respuesta a los aumentos en los niveles de azúcar en la 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 variedad de receptores, dos de los cuales están presentes en el cerebro. Uno de estos, el receptor de melanocortina 4 (MC4R) se ha demostrado previamente que regula el apetito y la falta de MC4R da como resultado la obesidad; sin embargo, el sistema MC4R no controla el efecto de la nutrición sobre el crecimiento y el momento de la pubertad.
Ahora, un estudio, dirigido por investigadores de la Unidad de Enfermedades Metabólicas del MRC y la Unidad de Epidemiología del MRC (ambos parte del Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science) 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 una función para el otro receptor de melanocortina del cerebro, que se conoce como el 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 mostrar el vínculo en humanos , los científicos buscaron entre el medio millón de voluntarios del Biobanco del Reino Unido personas con mutaciones genéticas naturales que alteran la función del MC3R. Identificaron unos cuantos miles de personas que portaban varias mutaciones en el gen de MC3R y descubrieron que estas personas eran en promedio más bajas y entraban en la pubertad más tarde que las que no tenían mutaciones.
Por ejemplo, identificaron a 812 mujeres que tenían la misma mutación en una de sus dos copias del gen MC3R. Esta mutación solo redujo parcialmente la capacidad del receptor para funcionar. A pesar de este sutil efecto, las mujeres que portaban esto tenían un promedio de 4,7 meses más en la pubertad que las que no tenían la mutación.
Las personas con mutaciones que reducían la función de MC3R también eran más bajas y tenían menos tejido magro, como el músculo, pero no influyó en la cantidad de grasa que tenían.
Para confirmar estos hallazgos en niños, estudiaron a casi 6000 participantes del Estudio Longitudinal de Padres e Hijos de Avon (ALSPAC) e identificaron seis niños con mutaciones en MC3R. Los seis niños eran más bajos y tenían menor masa magra y peso durante la infancia, lo que demuestra que este efecto comienza muy temprano en la vida.
Todas las personas identificadas en estos estudios tenían una mutación en solo una de las dos copias de el gen Encontrar mutaciones en ambas copias del gen es extremadamente raro, pero en otra cohorte los investigadores pudieron identificar a un individuo en el estudio Genes and Health con una mutación muy dañina en ambas copias del gen. Esta persona era muy baja y entró 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 MC3R opera en todas las especies. El trabajo en el laboratorio del Dr. Roger Cone en la Universidad de Michigan, quien previamente había demostrado un papel para el MC3R en el control del crecimiento y la masa magra en ratones, mostró que mientras los ratones normales interrumpían su ciclo reproductivo cuando experimentaban un período de la privación de alimentos, los ratones diseñados para carecer del MC3R no lo tenían. Esto confirmó que MC3R es una parte necesaria de cómo el estado nutricional controla la producción de hormonas sexuales.
El profesor Sir Stephen O’Rahilly, autor principal del estudio y director de la Unidad de Enfermedades Metabólicas MRC de la Universidad de Cambridge, dijo: «Este descubrimiento muestra cómo el cerebro puede sentir los nutrientes e interpretarlos para tomar decisiones subconscientes que influyen en nuestro crecimiento y desarrollo sexual. Identificar la vía en el cerebro por la cual la nutrición se convierte en crecimiento y pubertad explica un fenómeno global de aumento de la altura y disminución de la edad de la pubertad que ha desconcertado a los científicos durante un siglo.
«Nuestros hallazgos tienen implicaciones prácticas inmediatas para las pruebas de mutaciones en el MC3R en niños con retrasos graves en el crecimiento y el desarrollo puberal.
«Esta investigación puede tener implicaciones más amplias más allá del desarrollo infantil y la salud reproductiva. Muchas enfermedades crónicas están asociadas con la pérdida de masa magra, incluidos los músculos, con la fragilidad resultante . Esto responde mal a los suplementos nutricionales simples, como las bebidas ricas en proteínas. El hallazgo de que la actividad de la vía MC3R influye en la cantidad de masa magra transportada por una persona sugiere que la investigación futura debería investigar si los medicamentos que activan selectivamente el MC3R podrían ayudar a redirigir las calorías hacia los músculos y otros tejidos magros con la perspectiva de mejorar la función física. de tales pacientes».
El profesor John Perry, autor principal del estudio de la Unidad de Epidemiología MRC de la Universidad de Cambridge, dijo: «Este es un momento muy emocionante para la genética humana. Mediante el análisis de las secuencias genéticas de un gran número de participantes en la investigación, ahora podemos comprender los procesos biológicos fundamentales que han permanecido esquivos hasta ahora. Al combinar estos estudios con experimentos en modelos celulares y animales, continuaremos descubriendo nuevos conocimientos y comprendiendo los mecanismos detrás del crecimiento humano y las enfermedades metabólicas».
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Los científicos encuentran un nuevo punto de acceso para abordar los trastornos alimentarios y obesidad Más información: StephenO’Rahilly, MC3R vincula el estado nutricional con el crecimiento infantil y el momento de la pubertad, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04088-9. www.nature. com/articles/s41586-021-04088-9 Información de la revista: Nature
Proporcionado por UK Research and Innovation Cita: Los científicos descubren cómo nuestro cerebro utiliza el estado nutricional para regular el crecimiento y la edad en la pubertad (3 de noviembre de 2021) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-scientists-brain-nutritional-state-growth.html Este documento está sujeto a derechos de autor. de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse con Hout el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.