Eje intestino-cerebro (II)

En la entrada previa traje parte del trabajo de revisión de Hooks et al. acerca de las limitaciones y aspectos metodológicos más controvertidos del estudio del EIC. Los autores diferenciaban dos grandes categorías. La primera, los métodos de estudio más populares, fue el tema de la anterior entrega. La segunda, en la que me centro hoy, concierne la conducta y la estadística. Boy oh boy.

La conducta y las diferencias de perfil hormonal son los temas de interés principal de los veinticinco artículos más citados sobre el EIC. Si se analizan en conjunto, se puede extraer fundamentalmente cinco focos de atención:

  1. Eje neuroendocrino de la respuesta de estrés. Aproximadamente la mitad de los Top 25 exploran la activación del eje neuroendocrino en la respuesta al estrés, la consecuente producción de glucocorticoides y la relación con otras variables biológicas y conductuales 1,2,3.
  2. Afecto-emoción: ansiedad. Aproximadamente la mitad de los Top 25 se centran en la ansiedad como variable de observación 4,5.
  3. Alteraciones del afecto: depresión. Aproximadamente un cuarto se centra en el estudio de la depresión y su relación con el EIC (REFS). Curiosamente, es sobre la relación entre la depresión y el EIC donde la evidencia parece más sólida 6,7.
  4. Trastornos del desarrollo/Espectro autista. Dos artículos del Top 25 investigan la relación entre la microbiota intestinal y el autismo, en modelos animales 8,9.
  5. Cognición. Seis artículos de entre los más citados sobre el EIC estudian algún tipo de cognición 10,11.

Es especialmente importante mencionar que la mayoría de estos Top 25 no aportan justificación suficiente para el uso de una u otra metodología a la hora de poner a prueba sus hipótesis. Ocasionalmente afrontan los potenciales factores de confusión que podrían comprometer la interpretación de los resultados y limitan la generalización de los hallazgos. Y esto parece la norma tanto para las pruebas bioquímicas como conductuales, ya que en pocas ocasiones se discute la idoneidad de los paradigmas utilizados. El argumento más extendido suele ser la referencia a trabajos previos en que se utiliza tal o cual técnica. Lo que en absoluto es garantía de nada. Y en particular cuando se trata de estudios preclínicos. Un ejemplo es la memoria. Existen diferentes tipos de memoria y diferenets paradigmas para estudiarla, siendo unos más eficientes que otros. Así pues, si la hipótesis que se plantea tiene como centro la memoria espacial, es mucho más adecuado (en mi humilde opinión) utilizar un test como el laberinto de Morris que el reconocimiento de objeto, por más común que sea este último.

Sin embargo, quizá el aspecto más importante a tener en cuenta desde el punto de vista metodológico es la translacionalidad. Es decir, la capacidad de extrapolar los resultados obtenidos en modelos animales a humanos. Cuando se estudia la conducta, esto es algo que ha de determinarse y tenerse en cuenta con cuidado. Desafortunadamente, en el campo de estudio del EIC la translacionalidad parece obviarse más de lo que se debería.

Por último, los autores de esta revisión llaman la atención sobre la estadística utilizada para analizar los datos en la mayoría de estos artículos. Las dos pruebas más comunes son el ANOVA de un factor y la prueba t de Student, incluso en diseños en que se introducen más de una variable independiente (en cuyo caso habría que utilizar un ANOVA de dos o tres factores). En el contexto de la investigación biomédica es poco frecuente encontrar resultados que se deban únicamente a un factor o variable. En el estudio del EIC, por ejemplo, cuando se estudia el estrés, ya son como mínimo dos factores que se han de analizar de forma independiente primero (estrés, microbiota), además de su posible interacción después.

A parte, no sólo en este Top 25, sino en otras muchas publicaciones, el uso que se hace de las pruebas estadísticas deja bastante que desear; interacciones que no se siguen de un análisis post hoc, pruebas post hoc sin existir una interacción significativa, pruebas post hoc inadecuadas para el diseño que se ha planteado, falta de correcciones, falta de información sobre el tamaño del efecto… Más aún, algunos artículos utilizan los resultados negativos como un argumento a favor. Por ejemplo, que la falta de resultados significativos tras una intervención sobre la microbiota es un argumento a favor del potencial efecto de la misma 12. Pero este es un tema diferente y que sin duda afecta a más campos que el EIC.

En resumen, los problemas que acucian a la investigación del EIC se pueden agrupar en los siguientes:

  • Afirmaciones sobre causalidad y determinismo.
  • Afirmaciones sobre los beneficios que la evolución de la microbiota ha significado para el el estado del cerebro.
  • Afirmaciones sobre la evolución paralela y simbiótica en el desarrollo y los periodos críticos.
  • Problemas con los probióticos.
  • Problemas con la comunicación de la ciencia.

Para mí no cabe duda de que en los próximos años el estudio del EIC aportará resultados e información con potencial para cambiar totalmente lo que se conoce acerca del comportamiento… Pero también creo que antes de que eso ocurra habrá mucho que trillar. La clave, como en tantas otras ocasiones, es contar con buenos diseños, buenas preguntas y procesos de análisis adecuados para minimizar el riesgo de publicar artículos poco rigurosos.

Pero esto es solo una opinión, vaya.

 

 

Genética de la percepción y preferencia por el dulce

Si superasteis la entrada anterior, quedaría claro que muchos factores juegan un papel importante en la preferencia alimentaria y la experiencia del gusto. En la entrega de hoy me centraré en uno de esos aspectos: la genética.

El primer paso para percibir un sabor depende de la actividad de receptores en la lengua. Sin embargo, como ya comenté, la experiencia del sabor puede variar entre personas. Sí, el aprendizaje y las expectativas son importantes, pero también los polimorfismos en los genes que codifican las proteínas que conforman esos receptores. Estos polimorfismos dan como resultado diferencias en el umbral de sensibilidad a distintos sabores y, por tanto, a la adquisición de preferencias.

En el caso que nos ocupa, el dulce, se sabe que los genes T1R presentan multitud de variaciones, sobretodo en comparación con otros genes. De hecho, T1R2 se sitúa en el percentil 90 de genes con mayor número de polimorfismos identificados, lo que dio la primera pista hacia la hipótesis de que podía estar asociado con variaciones en la percepción del dulce 1.

En efecto, parece que las personas con la variante CC del alelo son mucho más sensibles al dulce que las personas con la variante TT o CT 2. Son estas personas, en comparación con los portadores de CC, quienes muestran una preferencia mayor por lo más dulce 3,4.

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Dos cambios de nucleótido en la región promotora de TAS1R3 son suficientes para reducir la transcripción de T1R3 (Fuente: Mainland & Matsunami, 2006)

Aunque esto pueda parecer contraintuitivo, tiene sentido: en las personas menos sensibles, se necesitaría más nivel de dulce para alcanzar la misma respuesta gustativa/hedónica. Por lo tanto, niveles de dulzor que pueden resultar desagradables a portadores CC, pueden resultar agradables/tolerables a personas con otras variantes.

Estos estudios parecen indicar que la genética influye poderosamente en la forma en que las personas percibimos el dulce. Curiosamente, varios estudios encuentran una asociación directa entre las distintas variantes del TAS1R y el consumo de alimentos o productos ricos en azúcares, especialmente entre personas con sobrepeso y obesidad.

Otro de los polimorfismos más estudiados es el de GNAT3, que codifica la α-gustducina. Esta proteína es relevante porque participa en la cascada de señalización del dulce, y explica hasta el 13% de variabilidad en la sensibilidad a este sabor 5,6.

Diversos estudios realizados en niños y adolescentes aportan más pruebas en favor de esta idea. Por ejemplo, Pepino y Mennella demostraron que niños a los que se exponía a agua azucarada a una edad temprana mostraban posteriormente preferencia por esta bebida 7. Curiosamente, estos mismos autores demostraron después que, en niños, esta preferencia ocurría principalmente con la combinación de azúcar y sal, más que con azúcar solamente 8.

Estos estudios apuntan a una importancia capital de las variantes genéticas en la modulación de la conducta. Sin embargo, también parece que una sobrexposición temprana a alimentos dulces puede influir en el aprendizaje y los procesos asociativos comentados en la entrada anterior 12. Es interesante mencionar en concreto un estudio que relaciona polimorfismos en TAS2R38* con el contenido de azúcar añadido a la proporción de calorías consumidas por los  niños, pero no con el total  de calorías consumidas en conjunto 13. La tabla a continuación recoge algunos de los estudios más significativos al respecto.

Referencia

Gen

Variante

Población de estudio

Preferencia por dulce

Eny et al. 2010 TAS1R2 Ille191Val Sobrepeso y obesidad Mayor consumo de dulce
Ramos-Lopez et al. 2016 Val191Val Hombres y mujeres adultos Mayor consumo de carbohidratos. Hipertriglidericemia
Haznedaroglu et al. 2015 TAS1R2, TAS1R3 rs35874116

rs307355

Niños (7 a 12 años) Riesgo moderado (rs307355) y severo (rs35874116) de desarrollo de caries en portadores de T
Nie et al. 2005 rs307355 Niños (7 a 12 años) Mayor preferencia por sucrosa aquellos con variación en TAS1R3 que con variación en TAS1R2
Fushan et al. 2009 TAS1R3 rs307355

rs35744813

Hombres y mujeres (raza caucásica, asiática y negra) portadores T muestran menor sensibilidad a la sucrosa
Mennella et al. 2012 rs35744813 Madres e hijos Diferente umbral de preferencia en madres (no hijos) portadoras de CC/CT
Mennella et al. 2014 Madres e hijos Mayor preferencia por menos dulce en portadores CC
Joseph et al. 2015 TAS1R3, TAS2R38 rs35744813

rs713598

Niños y adultos La sucrosa enmascara el amargo en portadores CC y CT, pero no en TT
Pawellek et al. 2016 TAS2R38 rs713598 Niños Portadores de AP/PP consumen más alimentos dulces
Mennella et al. 2005 AP, PP Madres e hijos Niños (no adultos) portadores de AP/PP mayor preferencia
Keskitalo et al. 2007 Cromosoma 16p11.2 Adultos en normopeso Diferente umbral de percepción

 

Todos estos trabajos adquieren una importancia especial en el contexto actual. Demuestran que la exposición temprana afecta a la preferencia posterior. Es más, cambios en el gusto y en la preferencia que se dan en la infancia y durante la adolescencia están fuertemente relacionados con las propiedades reforzantes de los alimentos 9. Un panorama nada halagüeño cuando se considera que la base de la alimentación de la mayoría de la población (especialmente, niños) está compuesta por productos procesados repletos de sal y azúcares libres 10. Alimentar a bebés y niños con productos atiborrados de azúcar, como preparados alimenticios, papillas, potitos, cereales, etc., es comprar boletos para una lotería cuyo premio es un mayor riesgo de desarrollar obesidad.

anibes

Fuentes alimentarias de energía (%) en niños (77,3% acumulado), adolescentes (74.1% acumulado) y adultos (76.5% acumulado) españoles (Fuente: Estudio ANIBES 2016)


* El gen TAS2R38 codifica para receptores que captan sabor amargo. La relación entre el dulce y el amargo es muy cercana, ya que generalmente los umbrales de percepción y preferencia por estos sabores varían con la edad y están inversamente relacionados

Dulce, respuesta hedónica y preferencia alimetaria

El gusto es un factor que influye de manera crucial en la conducta alimentaria.

¿O acaso coméis normalmente cosas que no os gustan?

Por qué ciertas cosas gustan más o menos, es una cuestión que trataré de describir aquí de forma resumida.

Los organismos, entre ellos los humanos, muestran tendencia a priorizar sabores agradables. El procesamiento de la información que proporciona el gusto y la experiencia que genera (positiva o negativa) son determinantes para el establecimiento de la preferencia alimentaria, la formación de hábitos dietéticos y, en última instancia, la gestión del peso dentro de un rango saludable 1.

Los sabores dulce, umami y salado son evolutivamente relevantes por su relación con fuentes alimentarias ricas en distintos nutrientes, como proteínas y minerales. Por otro lado, el amargo y el agrio indican generalmente peligro de alimento contaminado o podrido 2. Sumado a esto, se ha descrito recientemente que la lengua posee también receptores capaces de detectar la grasa 3,4.

Sobre el auge imparable de la obesidad y problemas asociados podéis leer en otros sitios, mucho mejor que en este blog. Por ejemplo aquí y aquí.

Sí mencionaré, por interés para el tema, que dista de ser un problema de simple balance calórico. Podéis haceros una idea en una entrada que publiqué hace tiempo donde enlacé una imagen que mostraba con detalle los factores que influyen en la aparición, desarrollo y mantenimiento de la obesidad. Personalmente creo que comprender mejor la función de la experiencia del sabor y su implicación en la elección de alimentos puede ser interesante para mirar la obesidad desde una perspectiva más completa.

Dicho esto, es hora de introducir el meollo que da título a la entrada.

La adquisición de un hábito alimentario que marca el camino hacia la obesidad es un aprendizaje que se inicia antes incluso del nacimiento. Los humanos mostramos una preferencia incondicionada por ciertas características organolépticas, siendo el dulce una de las más significativas 5.

dimer-ecto

El sabor dulce se percibe gracias a la acción de la unión de dos proteínas G con siete dominios transmembrana: T1R2 y T1R3. Este heterodímero es responsables del dulzor de todas las moléculas, desde la glucosa hasta los edulcorantes acalóricos 6.

Los atributos fisicoquímicos de los productos afectan la palatabilidad, o respuesta orosensorial. Junto a la densidad calórica, el sabor y la textura son variables a tener en cuenta al considerar la ingesta, ya que son fundamentales en la regulación de los componentes motivacionales (aproximación, consumo) y afectivos (respuesta hedónica) de la conducta alimentaria 7.

Cuando los T1R2-T1R3 se activan en la lengua se inicia una señal hacia el tálamo y otras regiones del cerebro responsables del procesamiento de la información gustativa, entre ellas, la ínsula anterior. Esta estructura es particularmente interesante en lo que al vínculo entre experiencia sensorial y procesamiento se refiere, ya que presenta conexiones con la amígdala, la corteza cingulada anterior y el córtex orbitofrontal.

Este complejo interactivo de conexiones que van y vienen entre estructuras encargadas de la información cognitiva unas, y de la información afectiva otras, es lo que permite crear una experiencia sensorial personal unificada. Tanto es así que el sabor de un alimento puede percibirse de manera diferente en función de la expectativa y las experiencias previas 8.

gustopath

Cuando se activan los T1R2-T1R3 en la lengua, la señal viaja hasta el núcleo del tracto solitario (NTS), desde donde se transporta al tálamo (th) y de ahí a la ínsula (In). La ínsula está conectada a su vez con otras estructuras del llamado sistema límbico.

El procesamiento de las propiedades afectivas de los alimentos (saliencia hedónica) es clave para desarrollar y mantener hábitos alimentarios, y el gusto es uno de los primeros pasos del proceso de aprendizaje en que se fundamentan esos hábitos. Si se tiene esto en cuenta, poca sorpresa cabe al descubrir que los alimentos que más se ansían son aquellos ricos en azúcares libres y calóricamente densos 9.

Es más, diversos estudios muestran que las personas que consumen alimentos ricos en azúcares con mucha frecuencia reaccionan a imágenes de comida de forma similar a cómo adictos a otras sustancias reaccionan a imágenes asociadas a dichas sustancias 10,11.

Esto sugiere que características nutricionales concretas, compartidas por una amplia variedad de productos consumidos frecuentemente, son capaces de afectar la respuesta afectiva a la comida de forma parecida a cómo lo hacen las drogas de abuso. Dado que la respuesta conductual al refuerzo, sea este natural (comida) o artificial (droga sintética), es regida por los mismos sistemas cerebrales, alimentos con especial capacidad para estimular estos sistemas presentan un poder de asociación mayor. Lo que los convierte en un factor a tener en cuenta a la hora de abordar trastornos de la conducta alimentaria, entre los cuales algunos sitúan también la obesidad.

Sin embargo, hoy en día y para los humanos, comer es algo más que restablecer un desequilibrio homeostático, y todos estos aspectos fisiológicos («sabe dulce»), afectivos («es agradable») y motivacionales («es bueno»), se integran e influyen en la decisión de consumir un alimento o no.

Pero no son los únicos, como veremos más adelante.