Las personas que trabajan en el turno de noche o tienen horarios irregulares y comen a horas irregulares son más propensas al aumento de peso y a la diabetes, probablemente debido a unos hábitos alimentarios que no coinciden con la luz natural del día y los horarios habituales de las comidas. Pero, ¿es posible evitar los efectos negativos de comer a estas horas «inusuales», aunque no sea biológicamente preferible? Un nuevo estudio de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania dice que sí, y aclara cómo sabe el cuerpo cuándo debe comer. Publicado en Science, el estudio explica cómo los investigadores descubrieron un vínculo entre el reloj interno del hígado y los centros de alimentación del cerebro.

Influir en la vía de comunicación entre el hígado y el cerebro es un método prometedor para controlar el peso de las personas con un ritmo circadiano alterado.

La investigación del equipo demostró que el hígado envía señales al cerebro a través del nervio vago que indican al cerebro si los alimentos se ingieren a una hora que coincide con el ritmo circadiano del cuerpo. Estas señales pueden verse alteradas por horarios de trabajo inusuales. El cerebro se sobrecompensa y come en exceso a horas intempestivas. «Tanto los ratones como los seres humanos suelen comer a horas en las que están despiertos y alerta, y este ciclo proporciona retroalimentación desde el hígado hasta el reloj central del cerebro, lo que garantiza que el sistema funcione sin problemas», explica el autor principal del estudio, el doctor Mitchell Lazar, director del Instituto de Diabetes, Obesidad y Metabolismo de Penn Medicine y catedrático Ware de Diabetes y Enfermedades Metabólicas. Esta retroalimentación se produce a través de una conexión neuronal entre el hígado y el cerebro.

En concreto, los investigadores se centraron en unos genes denominados REV-ERBs en las células hepáticas de ratones. Los REV-ERB son proteínas importantes que regulan el ritmo circadiano del organismo. El ritmo circadiano es un ciclo interno de 24 horas que regula diversas actividades, como los ciclos de sueño y vigilia, la secreción hormonal y los hábitos alimentarios. Cuando estos genes REV-ERB se desactivaron en ratones, dando al hígado un reloj defectuoso, los hábitos alimentarios cambiaron drásticamente, consumiéndose más alimentos en horas menos activas. Los efectos eran reversibles. La alteración de la conexión neuronal en ratones obesos restableció los hábitos alimentarios normales y redujo la ingesta de alimentos. Según los investigadores, esto sugiere que la manipulación selectiva de esta vía de comunicación entre el hígado y el cerebro podría ser un enfoque prometedor para el control del peso en individuos con un ritmo circadiano alterado.

El equipo de investigadores plantea la hipótesis de que actuar sobre determinadas partes del nervio vago podría ayudar a las personas que trabajan en turnos nocturnos o sufren jet lag a combatir el exceso de comida provocado por la alteración del reloj corporal. Estos hallazgos allanan el camino para futuras terapias dirigidas a vías neuronales específicas que ayuden a las personas con trastornos metabólicos causados por la irregularidad de los horarios de las comidas. Las investigaciones futuras deberán centrarse en qué tipo de señales químicas envía el hígado al nervio vago para comprender cómo afecta el hígado al cerebro y al organismo a través de esta comunicación.

Más de 3.000 interruptores epigenéticos controlan los ciclos diarios del hígado

Pero, ¿cómo se controla exactamente la actividad del hígado? Científicos del Instituto Salk han identificado los interruptores genéticos específicos que sincronizan la actividad hepática con el ciclo circadiano. Sus hallazgos permiten comprender mejor los mecanismos que subyacen a enfermedades tan peligrosas para la salud como la hiperglucemia y la hipercolesterolemia. «Sabemos que los genes del hígado se activan y desactivan a distintas horas del día y que intervienen en el metabolismo de sustancias como la grasa y el colesterol», explica Satchidananda Panda, coautor del artículo y profesor asociado del Laboratorio de Biología Reguladora de Salk. Para entender qué activa o desactiva estos genes, los investigadores necesitaban encontrar los interruptores.

Para su sorpresa, descubrieron que entre estos interruptores estaba la cromatina, el complejo proteico que empaqueta firmemente el ADN en el núcleo celular. Aunque la cromatina es bien conocida por su papel en el control de los genes, antes no se sospechaba que se viera afectada por los ciclos circadianos. En la última década, los científicos han empezado a saber más sobre la relación entre los ciclos circadianos y el metabolismo. Los ciclos circadianos afectan a casi todos los organismos vivos, incluidas plantas, bacterias, insectos y seres humanos. En los humanos y otros vertebrados, una estructura cerebral llamada núcleo supraquiasmático controla las respuestas circadianas. Pero también hay relojes en todo el cuerpo, incluidos nuestros órganos internos, que indican a determinados genes cuándo deben fabricar las proteínas que permiten funciones básicas en nuestro organismo, como la producción de glucosa para obtener energía.

En el hígado, los genes que controlan el metabolismo de la grasa y el colesterol se activan y desactivan en sincronía con estos relojes. Pero los genes no se activan y desactivan solos. Su actividad está regulada por el «epigenoma», un conjunto de moléculas que indican a los genes cuántas proteínas deben fabricar y, lo que es más importante desde una perspectiva circadiana, cuándo hacerlo. En el hígado de los ratones descubrieron más de 3.000 elementos epigenómicos que regulan los ciclos circadianos de 14.492 genes. Al comparar el genoma del ratón con el humano, encontraron muchos de los mismos genes. Esto ha acercado a los investigadores un paso más a la comprensión del mecanismo de regulación de los genes.