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viernes, 16 de agosto de 2013

De las rutas metabólicas al cerebro egoísta

POR: Xavi Cañellas, amigo, amante de la vida sana y el deporte, profesional multidisciplinar de la salud, fisioterapeuta, co-director de Regenera (http://www.regenera.cat/), Co-creador del método de entrenamiento PaleoTraining, co-autor del libro PaleoTraining... ¡Y miles de cosas más que seguro descubrirás si sigues su brillante trayectoria!


Hemos oído hablar muchísimo sobre las rutas metabólicas y sus complejos procesos enzimáticos. Como todo el sistema se orquesta para producir energía. Son numerosos estudios científicos que van aclarando el funcionamiento de esta apasionante fisiología.

Pero ¿quién induce todo esto? ¿Quién es director de esta orquesta? ¿Quién decide muévete y utiliza este sustrato energético o el otro? La respuesta es cada vez más clara... El CEREBRO. Como muy bien empieza a definir Peters en 2004, el cerebro es EGOÍSTA y explotará a la periferia para consumir él la energía que precise. 





       Todo esto está perfecto excepto cuando deja de estarlo y por nuestros hábitos hacemos todo para que las señales coherentes para que el emperador (cerebro) actúe bien, lo trastornamos de tal forma que ese emperador bondadoso y "buena gente", se convierta en el típico emperador dictador y con malas formas. Repasemos brevemente la fisiología de todo ello y quizás logremos entender como se puede estropear algo que tantos y tantos años ha funcionado tan bien.

¿Por qué si movernos es tan importante, y los estudios recientes y no recientes sólo alaban que hacer ejercicio es "ultra" fantástico, nos da una terrible pereza hacerlo? No es tan complicado entenderlo. Fijémonos qué pasa a nivel neurológico: cuando nuestros lóbulos frontales perciben falta de energía (ATP) se induce una respuesta glutamaérgica (ACTIVACIÓN) que activará las neuronas gabaérgicas (INHIBICIÓN) del núcleo striatum y éstas inhibirán las neuronas gabaérgicas de la sustancia nigra y permiten que se activen las neuronas que producirán respuesta dopaminérgica (MOTIVACIÓN).

En otras palabras: la falta de energía producirá una respuesta de motivación para BUSCAR. Lógico: si me falta y no tengo entonces BUSCO. Parece incluso estúpido explicar algo tan lógico a la vez que no debe serlo porque hacemos todo lo contrario.

A todo lo anterior se le llama la COLUMNA DE CONTROL que permite una conducta PERMISIVA (buscar) y NO PERMISIVA (no buscar-inhibir).

Por tanto y como resumen inicial: 

MOVERSE EN CARENCIA ENERGÉTICA ES COHERENTE Y MOTIVANTE.


A esto hay que sumarle las tres conductas descritas por Peters en 2007 en la revista Progress in Neurobiology, que tiene el cerebro para la obtención de energía:

ALOCACIÓN
EXPLORACIÓN
INGESTA

Veamos brevemente cada una de ellas.

ALOCACIÓN

 Nuestro cerebro-emperador tiene la capacidad de explotar a la periferia para obtener energía. Hasta hace poco creíamos que el cerebro se alimentaba de glucosa, y tengo que decir que fue una sorpresa entender de que el cerebro se nutre de lactato! La glucosa que se capta por la barrera hemato-encefálica: todo emperador vive dentro de una muralla que le protege de los malos y deja pasar a los buenos; la glucosa es captada por receptores glut 1 y glut 3 (receptores de glucosa en el cerebro) independientemente de insulina (este concepto que se escribe tan fácilmente, tiene un impacto increíble en la práctica clínica y luego hablaremos de ello). Una vez pasada la muralla se lleva a cabo un proceso de glicólisis en la neurona donde produce lactato. ¡¡¡Por cada molécula de lactato en el cerebro se generan 17 moléculas de ATP!!!

Todo esto es regulado por un núcleo del Hipotálamo, concretamente en Ventro-Medial. Hasta hace muy poco creíamos que era un núcleo que tenía que ver con el hambre-saciedad. Hoy día se conoce como el núcleo de la ALOCACIÓN. Éste es el responsable, vía glutamato de decirle a los astrocitos (neuronas-madres) que capten glucosa por la muralla.

Además el núcleo Ventro-Medial del hipotalálamo a través de otro núcleo cerebral llamado Locus Coeruleus inducirá la producción de adrenalina y glucagón, y esto significará que disminuirá la producción de insulina en la periferia con lo cual el músculo en REPOSO no podrá captar glucosa a través de sus receptores glut 4 (receptores de glucosa en el músculo) y esa glucosa circulante será la que se "alocará" al cerebro para ser transformada en lactato.

Pues bien, imaginemos que estamos asistiendo a una clase que nos solicita mucha concentración y nuestro cerebro se está nutriendo de energía que proviene de la periferia en los procesos de glucogenolisis (formación de glucosa a partir de glucógeno), gluconeogénesis (formación de glucosa a partir de varios sustratos como lactato y aminoácidos). El cerebro come y no nos enteramos hasta que la falta de energía es notable e induzco conducta permisiva: MUÉVETE Y BUSCA.

EXPLORACIÓN


Aquí el cerebro percata que la periferia va justa de energía y produce dopamina para tener motivación y buscar energía-comida. Y esto es fascinante porque en carencia de energía se induce a la utilización de grasa como sustrato energético y es tremendamente lógico desde una perspectiva evolutiva: si tengo carencia de alimento voy a utilizar la reserva energética que más energía me aporta. Recordemos que por una molécula de grasa puedo producir entre 140-150 moléculas de ATP. Y a la vez utilizaré glucosa como fuente energética, pero ¿cómo? Si no tengo insulina porque no he comido ¿cómo puedo captar la glucosa y utilizarla como combustible?? Y la respuesta es que el ayuno induce la cascada enzimática de la AMPK.
AMPK es una sustancia que genera la traslocación de receptores glut 4 para captar glucosa ¡¡¡INDEPENDIENTES DE INSULINA!!! Imagínense lo que significa a nivel clínico con pacientes resistentes a la insulina y que tienen problemas por una glucosa excesivamente alta. La conclusión es muy clara: el ejercicio en ayunas es un MEDICAMENTO REGULADOR DE LA GLUCOSA. Con una nota importante: la adaptación al realizar ejercicio en ayunas o semiayunas (4h sin comer) debería ser progresivo y nunca un cambio radical por sus consecuencias desagradables.

Volvamos a la exploración... Una de las claves de la exploración es que todas las rutas metabólicas cooperarán para un buen uso de las reservas energéticas. Y no nos olvidemos: el cerebro en la exploración seguirá consumiendo energía en forma de lactato en la glicólisis en el cerebro y directamente de lactato producido por el músculo. Hay que decir que este lactato que se genera en el músculo tendrá dos caminos: uno, el citado hacia el cerebro y dos, el que entrará en el ciclo de Cori para ser convertido en glucosa en el hígado en el proceso de gluconeogésis y devuelta al músculo para volver a producir energía. (Este ciclo merecerá un post exclusivo por las connotaciones clínicas en la fisiología del deporte).

¡¡... Y ahora encontramos comida!!!! Induzco la conducta INGESTA.


INGESTA


He encontrado comida (por ejemplo, he cazado y me dispongo a darme un festín). En este momento se activa una zona del Hipotálamo, el núcleo Lateral (el centro del hambre). Ahora tengo HAMBRE. El núcleo Lateral del Hipotálamo con una señal gabaérgica (inhibición) bloqueará la captación de glucosa en el cerebro y dará una señal para producir insulina. Ésta última activará el proceso de glucogénesis (formación de glucógeno a través de glucosa, podríamos definir al glucógeno como la forma de guardar glucosas de una manera muy ordenada). 

Y una vez he reestablecido niveles energéticos, el cerebro percatará en sus lóbulos frontales ATP y por tanto la conducta será no PERMISIVA, es decir, no dopamina, sí GABA y tendré pocas ganas de moverme.


Si resumimos las tres conductas con un ejemplo:

Vivo en carencia, voy generando alocación de energía al cerebro, exploro para buscar comida cuando percato que no tengo utilizando reservas energéticas como la grasa y optimizando la glucosa y me doy el festín cuando encuentro comida e ingiero volviendo a reponer reservas energéticas. Sería lo que Chakravarthy y Booth resumen como situación óptima en su estudio publicado en 2004 por la revista Journal of Applied Physiology.

Todo esto va bien, y como dijimos, excepto cuando deja de ir bien. Porque es increíble como solamente con oler, ver o percatar que hay comida cerca, el cerebro induce conducta Ingesta. Esto significa producción de insulina y como ya sabemos, la insulina bloquea la beta-oxidación de grasa. En otras palabras, si tengo insulina no puedo quemar grasa. Otro argumento interesante para el ejercicio en ayunas y un terror pensar que funcionando así, cuántas veces al día olemos, vemos o percatamos que hay comida cerca??? Hoy día tener conducta Exploración es algo que hay que entrenar ya que todo nuestro entorno induce lo contrario, conducta No-Permisiva = No Dopamina = No Motivación = Que PEREZA TENGO, ¿sabes qué? Ya haré ejercicio mañana...  



Bibliografía:

Chakravarthy, M. V., & Booth, F. W. (2004). Eating, exercise, and thrifty genotypes: connecting the dots toward an evolutionary understanding of modern chronic diseases. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md : 1985), 96(1), 3–10.

Peters A. The selfish brain: competition for energy resources. Neuroscience and Biobehavioral Reviews 28 (2004)

Peters A. Causes of obesity: Looking beyond the hypothalamus. Progress in Neurobiology 81 (2007) 61–88  

Smith, D,. Lactate: a preferred fuel for human brain metabolism in vivo. J. Cereb. Blood Flow Metab. 23, 658–664. 2003

McEwen, B.S., Reagan, L.P., 2004. Glucose transporter expression in the central nervous system: relationship to synaptic function. Eur. J. Pharmacol.490, 13–24.

D. Grahame Hardie and Kei Sakamoto. AMPK: A Key Sensor of Fuel and Energy Status in Skeletal Muscle. Physiology 21:48-60, 2006




3 comentarios:

  1. Me ha encantado la entrada, sobretodo me saca de una pequeña duda que tenía sobre esto: ” Porque es increíble como solamente con oler, ver o percatar que hay comida cerca, el cerebro induce conducta “Ingesta”. Esto significa producción de insulina y como ya sabemos, la insulina bloquea la beta-oxidación de grasa.”. Te juro que lo he pensado muchísimas veces y lo he discutido mucho con mi pareja sobre el tema pero nunca encontramos la fuente si podía pasar o no, supongo que es como el experimento de Pavlov, además cuando pensamos en algo que nos gusta mucho, como se dice, la boca se me hace agua.

    Álvaro ya he leído el libro y ya de paso también el de la Dieta Dukan y Salud (tenía solo el de toda la verdad sobre la dieta Dukan). Me parecen libros increíbles, haces que lo comprenda cualquiera, muy amenos, fluidos y concisos.

    Estoy siguiendo tus consejos y me he dado cuenta en que fallé la otra vez que intenté atkins( bueno atkins y empalmé con anabólica), sobretodo porque no me dejaba keto-adaptar, lo máximo que estuve en cetosis fue 2 semanas y luego entraba y salía continuamente de cetosis, pero ahora sé que no es suficiente, tengo que esperar mínimo 4 semanas. A día de hoy llevo una semana y he perdido 3kg (claro después de volver de vacaciones en Menorca, comiendo ensaimadas, sobrasada y quesos, ¡ah! sobretodo mojitos!!!, jejeje). Pero tengo la duda de que si sales de la keto-adaptación y luego vuelves; tienes que volver a keto-adaptarte o el cuerpo lo asimila y sigue quemando grasa? Según Mauro di Pasquale, dice que sí, que el cuerpo sigue quemando grasas.

    Además muy interesante el tema de la actividad dependiendo del horario. La verdad no tenía ni idea; ni tampoco me había parado a pensarlo.

    Muy buen trabajo Álvaro te felicito!!! Muchas gracias por compartir tu sabiduría y por seguir trabajando en ello.

    Un abrazo, Ana

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  2. Hola Álvaro. Aquí tienes una seguidora más!
    Este artículo explica por què los cuerpos cetónicos no afecta el subministramiento de energía para el cerebro, ya que no depende de la glucosa. Este tema es de gran interés ya que en período de estudio y examenes, uno suele hincharse de carbohidatos de rápida absorción para concentración. Aunque en mi caso lo que se concentra son los kilos de más (sobretodo en la zona abdominal ).
    Me siento hinchada y con gases a causa de mi alimentación (últimamente he ingerido exceso de almidón, azúcar y leche).
    Para remediarlo he pensado en empezar realizando ayuno intermitente y restricción absoluta de HC con ingesta moderada de proteínas ( para evitar neoglucogenesis) como también de grasa. Mi problema es que no logro mantener este "estilo" de alimentación durante un período de tiempo para apreciar los cambios. Crees que este principio de cambio es apropiado?
    Agradezco tu ayuda.
    Un abrazo fuerte.

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  3. Hola de nuevo Alvaro!! Ya de vuelta de mis vacaciones voy a empezar con la dieta del libro para deportistas como te comente... Una duda que tengo al respecto, es si, con dieta cetogénica o casi, por el consumo de verduras, aunque estas sean muchas y variadas, puede haber, algún problema con la tiroides?? He leído, que hay personas que les afectan el bajo o nulo consumo de hidratos???

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