domingo, 15 de mayo de 2011

Regulación del gasto de energía: proteínas desacoplantes UCP

Todos nos hemos encontrado con gente que pese a sus hábitos de comer tan "superlativos" su físico revela algo muy diferente y sin embargo, está la otra cara de la moneda donde se encuentran los que por mucha dieta y mucho spinning mantienen unos físicos poco agraciados. Esto es porque entre ambos grupos existen diferencias significativas en los mecanismos del control de peso y cuanod éstos están desnivelados, funcionan de aquella manera, se manifiesta en problemas de bajar peso o incremento del mismo siendo muy difícil el contrarrestar esta situación con dieta convencionales o con ejercicio físico a solas.

Por eso, para entrar algo más en detalle tendría que introducir al metabolismo intracelular que es de dónde se "saca" la energía, concretamente en las mitocondrias, la central nuclear de nuestras células. En las mitocondrias sucede el TCA cycle o ciclo del ácido cítrico  (CAC) o Krebs [1] donde los sustratos energéticos toman la primera vía para convertirse en energía (glucosa y ácidos grasos). La "moneda energética" como si fuera un patrón universal de cambio (como fueron los dólares en su tiempo o las libras esterlinas en el XIX) es el ATP [2] aunque las sustancias que entraron en CAC no se convierten totalmente a ATP aun, por eso me refería al CAC como "la primera vía". Después del CAC, los factores resultantes como el NADH y FADH2 deben ser procesados para llegar a que sean ATP por un proceso de fosforilación oxidativa [2] (recordemos que el componente común al ATP y los cofactores relacionados es el P, fósforo). En la fosforilación oxidativa intervienen muchos complejos (del I al V).

Sin desviarnos del tema venía a resaltar las UCP, uncoupling protein [3], proteínas desacoplantes cuya función es la de producir energía calorífica sustrayendo del proceso anterior protones (H+) y modificando así el gradiente electroquímico. La más conocida de las UCP, que están situadas en la membrana interna de la mitocondria, es la UPC1 relacionada con el tejido adiposo marrón. Este tejido está presente en los mamíferos que hibernan, en los recién nacidos aunque es pequeño en los humanos adultos pero no por ello carece de interés. Resulta que ese tejido que he descrito tiene por función el producir energía como una central térmica a través de la oxidación de los ácidos grasos (FA) al contrario del tejido adiposo común, el blanco cuya función de depósito de los FA.
Por otro lado, la temogenina, el otro nombre de la UCP1 responde a la noradrenalina en tanto que ésta se acople a los receptores B-adenérgicos con el consecuente aumento de cAMP por la acción de la adenil ciclasa activada por la transformación de ATP a cAMP que señaliza, en resumen, a la proteína quinasa A que por la desfoforilación de ATP a ADP activa la lipasa sensible a hormonas separando los triglicéridos a FA e induciendo su entrada en la mitocondria para luego, en su oxidación, la UPC1 permitir la salida de protones y producir energía calorífica desviando la producción de ATP.

¿A dónde nos lleva todo esto? En palabras más simples y de forma más global la explicación versa sobre la activación del sistema nervioso simpático por incremento de la noradrenalina (NA) induce una mayor producción de calor; esto es, a un estímulo como es el frío se produce NA y en consecuencia la UPC1 se encarga de aumentar la temperatura corporal, mecanismo de respuesta. El problema que tenemos por ejemplo la UPC1 del tejido adiposo marrón, que es pequeño en adultos por lo que influencia es pequeña pero hay más UCP (5) y cada una cumple una función en distinto tejido:
  1. El NA es producido en ayuno por lo que las UPCs deben activarse de sobremanera en ayuno [4].
  2. La termogénesis, sin embargo, disminuye en el ayuno a pesar de la activación de la UCP3.
Parece que realmente en este caso la UPC3 es un mediador en el consumo de FA en vez de glucosa y por tanto en dietas bajas en CH o ayuno simplemente se expresa mucho más [5]. Pero la referencia, un estudio sobre una clase de roedores árticos no soluciona le problema pues se correlaciona la expresión del UCP3 con una mayor termogénesis pues en el ayuno aumenta aunque sí se correlaciona con el aumento del uso de los FA como energía. Por lo que podría intervenir en la oxidación de los FA y/o compensar el descenso de la termogénesis en estado de ayuno o sobredemanda de FA. En este caso, sí está ligado a la producción de NA y la activación por consiguiente del sistema nervioso simpático.

Podría ser entonces, sosteniendo la siguiente hipótesis, que la UCP3 esté encargada de mantener la producción de calor compensando el cambio de glucosa a FA como combustible. Para ello me fije en un estudios de la UPC3 en los peces [6]. Pero habría que descubrir de por sí, si la termogénesis en mayor con los CH como combustible principal:

En efecto, la ingesta de CH y proteína genera de por sí mucho más energía calorífica  [7] porque requiere de transporte activo; esto es, la grasa apenas tiene efecto termogenético por la digestión y los CH y la proteína sí lo que puede aumentar el gasto total diaria en una porción apreciable no así, lógicamente en condiciones de ayuno o dieta imitadora del ayuno (muy alta en grasa, cetogénica). Esto apoya a la UPC3 como compensador de la energía calorífica menor que por base se da en condiciones de un consumo de grasa muy alto.

Pero parece que ni siquiera actúa de esta forma y, en este sentido, no se parece a su "hermana" UCP1 pues se encuentran situaciones típicas de un aumento de la termogénesis y la UCP3 se expresa poco, al contrario, en situación de menor gasto se expresa en mayor cantidad [8]. Otros ven una relación en su activación con la estimulación de la tiroides por lo que, apriori, una menor conversión de la T4 a T3 debería reducir la expresión de la UCP3 si la relación es directa pero si, en ayuno, la expresión de la UCP3 es mayor esta relación no puede tener sentido aunque sí encaja una relación indirecta. Aun así, continuando con la información anterior, se ha visto como en los grupos humanos que habitan el ártico y tienen una TMB mayor también tienen mayor expresión de las UCP, incluyendo la 3, asimismo está correlación se afirma cuando vemos el extremo opuesto de las zonas tropicales con la menor expresión de la UCP3. Entonces, de nuevo, se sugiere un mecanismo de adaptación al frío aunque en cualquier caso queda en incógnita aun el rol de la UCP3.

Algunos quieren comprobar si es un factor de riesgo de origen genético para la obesidad las alteraciones en la expresión de UCP3 [9]. Los resultados parecen sugerir una posible causa pero no está clara del todo por lo que en conclusión no estamos estamos, con seguridad, ante un factor determinante puesto que la TMB no solo es regulada por las UCP en primer término, sí es posible de forma indirecta ya que el control llega de la leptina y otras hormonas que median en las estimulación del eje hipotálamo - hipófisis - tiroides. Al final todo se queda en que, por ahora, no podemos culpar a estas proteínas del fenómeno de la facilidad o dificultad para ganar o perder peso. Como vengo demostrando con otros artículos, las razones más bien se centran en la homoestasis de todo el sistema y la alimentación y el ritmo circadiano son lo protagonistas y promotores de los cambios en este sentido para bien o para mal.

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