Como o sistema nervoso controla o comportamento alimentar

Professor brasileiro da Yale University desvenda mecanismos que células sensoriais do trato gastrointestinal usam para se comunicar com o cérebro e que despertam o desejo de consumir alimentos calóricos

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Como o sistema nervoso controla o comportamento alimentar de forma que, tempos depois de ingerir um determinado alimento – geralmente calórico –, o gosto, o cheiro e as sensações despertadas levam a querer consumi-lo novamente?

Essa questão intrigou o pesquisador brasileiro Ivan de Araujo, professor associado dos departamentos de Psiquiatria e Fisiologia Celular e Molecular da Yale School of Medicine, nos Estados Unidos.

A fim de encontrar respostas para essa pergunta, Araujo tem realizado uma série de estudos com o objetivo de identificar circuitos neurais associados à fome, saciedade, palatabilidade e ao prazer proporcionado pelos alimentos, além de esmiuçar mecanismos pelos quais o sistema nervoso controla o comportamento alimentar.

Araujo esteve no fim de setembro no Brasil para participar como palestrante da São Paulo School of Advanced Science on Reverse Engineering of Processed Foods, na Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas (FEA-Unicamp).

Um dos objetivos do evento, realizado com apoio da FAPESP, na modalidade Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), foi discutir novas formas de desenvolver alimentos processados de modo que possam auxiliar na solução de problemas de saúde ou aumentar a saciedade, por exemplo, a fim de diminuir a ingestão calórica.

“Meu interesse é, basicamente, entender melhor de onde surge a motivação para a ingestão de nutrientes e tentar identificar que tipo de informação é transmitida para o sistema nervoso quando as pessoas ingerem um alimento, se lembram dele depois e querem consumi-lo mais e mais”, disse Araujo à Agência FAPESP.

O pesquisador e seu grupo começaram inicialmente a estudar o sistema gustatório com o intuito de verificar como as sensações da cavidade oral chegam ao cérebro e modificam nosso comportamento alimentar.

Em experimentos exploratórios, realizados com camundongos geneticamente modificados – que não detectam o gosto de nutrientes como o açúcar –, os cientistas constataram que, a despeito de não terem essa capacidade, esses animais, assim como os humanos, demonstraram a habilidade de formar preferências por um alimento em função muito mais de seu valor nutricional do que da palatabilidade.

“Foi a primeira indicação para nós de que deveria existir uma espécie de codificação no sistema nervoso por meio da qual o cérebro consegue dissociar um estímulo sensorial, vindo da cavidade oral, de um estímulo nutricional, vindo do trato gastrointestinal”, disse Araujo, que graduou-se pela Universidade de Brasília, tem mestrado pela University of Edinburgh e doutorado pela University of Oxford.

A fim de comprovar essa hipótese, o pesquisador, em colaboração com colegas do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP) e do Centro de Matemática, Computação e Cognição da Universidade Federal do ABC (CMCC-UFABC), realizou uma série de experimentos com camundongos em que se constatou que a sensação de prazer da ingestão e o valor calórico e nutricional dos alimentos evocam circuitos neuronais diferentes.

Enquanto os circuitos neuronais da parte ventral do estriado são os responsáveis pela percepção da sensação de prazer (hedonia) proporcionada pelo sabor doce, por exemplo, os neurônios da parte dorsal são encarregados de reconhecer o valor calórico e nutricional dos alimentos adocicados, observaram os pesquisadores no estudo, que teve a participação de Tatiana Lima Ferreira, do CMCC-UFABC.

Ferreira realizou estágio de pesquisa de pós-doutorado no laboratório de Araujo em Yale com Bolsa da FAPESP (leia mais em http://agencia.fapesp.br/22658).

“Constatamos que existe uma espécie de divisão de trabalho no sistema de recompensa dopaminérgico [neurônios que produzem o neurotransmissor dopamina, associado ao prazer e à recompensa] no cérebro, onde certas células parecem interessadas no valor de palatabilidade de um alimento, enquanto outras respondem mais especificamente ao valor nutricional, ou seja, à quantidade de calorias ou de metabólitos daquele alimento”, disse Araujo.

“O gosto e o valor nutricional de um alimento são dissociados e codificados de maneira diferente e paralelamente no sistema nervoso central por esse grupo de células que computam a recompensa da ingestão”, disse.

Conexão com o trato gastrointestinal

Os experimentos com camundongos também indicaram que o trato gastrointestinal poderia estar conectado de alguma forma com o sistema de recompensa do sistema nervoso central. Isso porque, ao colocar nutrientes no trato gastrointestinal dos animais, essa ação provocava a liberação de dopamina no cérebro deles.

“Sabíamos que existia uma conexão biológica entre o nutriente no trato gastrointestinal e o aumento de dopamina no cérebro dos animais. Mas não sabíamos qual o circuito que os conecta”, disse Araujo.

A resposta foi encontrada em um tipo de lesma do mar, pertencente ao gênero Aplysia. O molusco tem sido muito utilizado em experimentos por não ter o cérebro muito desenvolvido, com poucos e grandes neurônios. O animal é capaz de aprender e lembrar. Dessa forma, é possível localizar em diferentes animais neurônios que fazem sempre a mesma coisa, o que é impossível em um roedor, comparou Araujo.

“Com Aplysia se demonstrou que, quando um animal aprende algo novo, as conexões entre neurônios mudam. Eric Kandel utilizou Aplysia como modelo em seus estudos”, disse. Neurocientista austríaco naturalizado norte-americano, Kandel recebeu o Nobel de Fisiologia ou Medicina em 2000 por pesquisa sobre formação de memória.

Ao estudar Aplysia, Araujo e colaboradores perceberam que os neurônios que compõem o que seria o nervo vago do trato gastrointestinal do animal liberam dopamina e que isso modifica o comportamento do molusco.

A partir dessa constatação, os pesquisadores decidiram verificar se isso também ocorria nos mamíferos, que também possuem esse nervo que percorre uma grande parte do corpo, indo do cérebro ao abdômen, e desempenha funções motoras e sensoriais.

“Apesar de o nervo vago dos mamíferos não possuir dopamina, pensamos que de alguma forma ele participa da liberação desse neurotransmissor no cérebro desse animais também. Isso nos inspirou a olhar para esse grupo de células do trato gastrointestinal”, disse Araujo.

Por meio de experimentos em que estimulam com laser células sensoriais do trato gastrointestinal de camundongos, os pesquisadores pretendem identificar e entender qual é via de sinalização que conecta o trato gastrointestinal com o sistema de recompensa no cérebro dos mamíferos.

“Queremos descrever essa via de sinalização, manipular e ganhar controle sobre as células sensoriais do trato gastrointestinal de forma que seja possível criar experimentalmente sensações gastrointestinais por meio da estimulação com laser, por exemplo”, disse Araujo.

Os resultados preliminares dos experimentos indicaram que a estimulação dessas células por laser ativa o sistema de recompensa do cérebro, contou o pesquisador.

“O entendimento clássico do nervo vago é de que ele agiria para conter o consumo. Mas, na verdade, ele comunica o cérebro que um evento importante aconteceu. O animal se lembra disso depois e age de acordo”, disse.

A descoberta abre a perspectiva do desenvolvimento de alimentos que estimulem eficientemente esse grupo de células sensoriais do trato gastrointestinal de modo a diminuir a ingestão calórica.

Segundo Araujo, ao descobrir as células sensoriais do trato gastrointestinal e os receptores que expressam, poderá ser possível desenvolver alimentos que maximizem a atividade delas de modo que o cérebro não inicie um comportamento compensatório e contribua para aumentar a ingestão calórica.