¿Por qué los gusanos hambrientos corren riesgos?

¿Por qué los gusanos hambrientos corren riesgos?

Científicos de Salk definieron el movimiento molecular que conecta el intestino con el cerebro y el comportamiento en modelos de gusanos, un mecanismo que también podría ocurrir en humanos.

LA JOLLA – Ya sea que tome decisiones precipitadas o se sienta malhumorado, el hambre puede hacernos pensar y actuar de manera diferente, incluso “hangry”. Pero se sabe poco sobre cómo las señales de hambre en el intestino se comunican con el cerebro para cambiar el comportamiento. Ahora, científicos del Salk utilizan gusanos como modelo para examinar los fundamentos moleculares y ayudar a explicar cómo el hambre hace que un organismo sacrifique la comodidad y tome decisiones arriesgadas para conseguir una comida.

Sus hallazgos más recientes, publicados en PLOS Genetics el 5 de mayo de 2022, revelan que las proteínas en las células intestinales se mueven dinámicamente para transmitir señales sobre el hambre, lo que finalmente impulsa a los gusanos a cruzar barreras tóxicas para alcanzar el alimento. Mecanismos similares también podrían ocurrir en humanos.

“Los animales, ya sea un humilde gusano o un complejo ser humano, toman decisiones para alimentarse y sobrevivir. El movimiento subcelular de las moléculas podría estar impulsando estas decisiones y es quizás fundamental para todas las especies animales”, dice el autor principal. Sreekanth Chalasani, profesor asociado en el Laboratorio de Neurobiología Molecular del Salk.

Chalasani y su equipo usaron un gusano diminuto llamado Caenorhabditis elegans como modelo para determinar cómo el hambre conduce a cambios de comportamiento. Los investigadores crearon una barrera de sulfato de cobre, que es un repelente conocido para gusanos, entre los gusanos hambrientos y una fuente de alimento. Observaron que si los gusanos se les privaba de alimento durante dos o tres horas, entonces estaban más dispuestos a atravesar la barrera tóxica en comparación con los gusanos bien alimentados.

Utilizando herramientas genéticas y técnicas de imagen, los investigadores luego investigaron las moléculas intestinales que podrían estar enviando señales al cerebro. Descubrieron que factores de transcripción específicos, proteínas que activan y desactivan los genes, cambiaban de ubicación en animales hambrientos. Normalmente, los factores de transcripción permanecen en el citoplasma de la célula y solo se mueven hacia el núcleo cuando se activan, de manera similar a como vivimos en casa pero vamos a la oficina para hacer el trabajo.

El equipo se sorprendió al descubrir que estos factores de transcripción, llamados MML-1 y HLH-30, regresan al citoplasma cuando el gusano tiene hambre. Cuando los científicos eliminaron estos factores de transcripción, los gusanos hambrientos dejaron de intentar cruzar la barrera tóxica. Esto indica un papel central para MML-1 y HLH-30 en el control de cómo el hambre cambia el comportamiento animal.

En un experimento de seguimiento, los investigadores también descubrieron que una proteína llamada péptido insulínico INS-31 se secreta desde el intestino cuando MML-1 y HLH-30 están en movimiento. Las neuronas en el cerebro, a su vez, fabrican un receptor que podría detectar las secreciones de INS-31.

En resumen: La falta de alimento conduce al movimiento de MML-1 y HLH-30, lo que podría promover la secreción de INS-31. Los péptidos INS-31 se unen a receptores en las neuronas para transmitir información de hambre y provocar comportamientos de búsqueda de alimento de riesgo.

“C. elegans ”Son más sofisticadas de lo que les damos crédito —dice Molly Matty, coautora principal y becaria postdoctoral en el laboratorio de Chalasani—. Sus intestinos detectan la falta de alimento y se lo comunican al cerebro. Creemos que estos movimientos de los factores de transcripción son los que guían al animal a tomar una decisión de riesgo-recompensa, como atravesar una barrera desagradable para conseguir comida.“

A continuación, los científicos investigarán más a fondo la naturaleza dinámica de estos factores de transcripción y los mecanismos subyacentes. Con un trabajo adicional, estos hallazgos podrían arrojar luz sobre cómo otros animales, como los humanos, priorizan las necesidades básicas sobre la comodidad.

Este trabajo fue apoyado por la Rita Allen Foundation, la W.M. Keck Foundation, los National Institutes of Health (subvención R01MH096881), la National Science Foundation (beca postdoctoral de investigación 2011023 y dos becas de investigación para posgrado), la Glenn Foundation y el Socrates Program (subvención NSF-742551).

Otros autores incluyeron a Hiu Lau, Jessica Haley, Anupama Singh, Ahana Chakraborty, Karina Kono y Kirthi Reddy, del Salk; y a Malene Hansen, de Sanford Burnham Prebys.