Menos grasa, más cabello y piel joven

Científicos brasileños indican en un estudio que la dieta de restricción calórica disminuye las grasas y aumenta la producción de pelos en ratones. Este trabajo se publicó en Cell Reports

Por Karina Toledo y Peter Moon  |  Agência FAPESP – Las dietas de restricción calórica han venido siendo asociadas con diversos beneficios para la salud, pero sus efectos sobre la piel aún no se habían demostrado. En una investigación realizada en la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, se verificó en ratones que el control de las calorías ayuda a los animales a vivir más, pero disminuye las reservas de grasas (el tejido adiposo) que mantienen al cuerpo caliente.

Para compensar ese efecto de la dieta, según observaron los investigadores, el tejido cutáneo de los roedores estimuló el crecimiento de pelos y aumentó el flujo sanguíneo, con el objetivo de calentar la piel.

Al mismo tiempo, se observaron alteraciones en el metabolismo celular. Los animales revelaron una respuesta adaptativa para permanecer calientes –y vivos– en condiciones alimentarias limitadas.

Este trabajo se llevó adelante durante el posdoctorado de Maria Fernanda Forni en el Instituto de Química de la USP, con beca de la FAPESP y bajo la supervisión de Alicia Kowaltowski. Y se realizó en el marco del Proyecto Temático intitulado “Bioenergética, transporte iónico, balance redox y metabolismo del ADN en las mitocondrias”, coordinado por Kowaltowski.

Resultados de este estudio salieron publicados en septiembre en la revista Cell Reports. “Los cambios en el pelaje y en la piel fueron bastante perceptibles. Resultan interesantes porque aparecieron al cabo de unos meses apenas, cuando los animales aún no son viejos”, dijo Kowaltowski.

La investigación se concretó con dos grupos de ratones a lo largo de seis meses. En uno de los grupos, los animales pudieron alimentarse como, cuando y cuanto querían. Y se volvieron obesos. Al segundo grupo se lo sometió a una dieta en la cual podrían comer sólo el 60% de las calorías consumidas en promedio por el otro grupo.

Al cabo de seis meses, los animales sometidos a la restricción calórica exhibían una masa corporal un 40% menor que la de los demás (no perdieron peso, pero no engordaron de la misma manera que los que comieron libremente). Como disminuyó la cantidad de grasa que ayuda a mantener los cuerpos calientes, la respuesta adaptativa de la piel de los roedores consistió en estimular el crecimiento de los pelos. Tras seis meses, los animales pasaron a exhibir pelajes más uniformes, más espesos y con pelos más largos.

“El pelo tiene propiedades que aíslan mejor el calor. Creemos que ésa es una adaptación presente en los mamíferos. Los que comen menos tienen menos grasas y, por ende, necesitan tener más pelos para aislar el calor”, dijo Kowaltowski.

La vascularización de la piel también se alteró. Comparados con los animales obesos, los ratones con restricción calórica presentaron tres veces más vasos sanguíneos en la piel.

Esta alteración aumentó la irrigación sanguínea de las células cutáneas. Al mismo tiempo, esas células exhibieron diferencias en el metabolismo.

Por otra parte, en los roedores obesos, lo que se constató fue la aparición de señales de envejecimiento precoz de la piel. “El cambio en la vasoconstricción ayuda a los ratones delgados a conservar el calor. Al mismo tiempo, la piel se mantiene joven”, dijo Kowaltowski.

Una segunda etapa de la investigación consistió en rapar fragmentos del pelaje en los dos grupos, a los efectos de confirmar si el pelo extra estaría ayudando a calentar a los animales con restricción calórica. “Rapamos el pelo de los ratones y verificamos la evolución de los mismos a lo largo de un mes”, dijo Kowaltowski.

Con base en cotejos de pérdida de calor corporal, fue posible verificar que los pelajes más espesos ayudaron a aislar el calor.

“Los ratones con restricción calórica perdieron masa muscular y se volvieron más letárgicos. Se trata de un cambio en el metabolismo que fue el resultado directo de la pérdida de calor corporal hacia el medio ambiente. No logran vivir bien sin pelos”, dijo.

Por último, se les tiñó el pelo a los animales con un colorante azul para verificar si habría diferencias en la cantidad perdida de pelos entre los ratones en dieta y los obesos. Lo que se constató fue que en los animales sometidos a dieta, la pérdida de pelaje fue menor y el pelo se mantuvo espeso. “Perdieron menos pelos y el pelaje permaneció durante más tiempo, lo que puede constituir una adaptación para evitar el gasto de energía con el crecimiento de pelos”, dijo Kowaltowski.

“Estos descubrimientos son especialmente significativos, puesto que revelan no sólo un efecto notorio de la restricción calórica sobre la piel, sino también un mecanismo adaptativo a los efectos de afrontar el aislamiento reducido derivado de alteraciones en la piel en condiciones de reducción de la ingestión calórica”, dijo.

Protección para el hígado

En otro trabajo, publicado en la revista Free Radical Biology and Medicine, el grupo de Kowaltowski demostró que la adopción de una dieta restringida en calorías protegió el hígado de los ratones contra los daños causados por la interrupción temporal del flujo sanguíneo hacia dicho órgano.

“Cuando comparamos a los animales que comían a discreción con aquéllos sometidos a una dieta con restricción calórica, la diferencia fue enorme. Mientras que en el primer grupo alrededor del 25% del hígado quedó comprometido, en el segundo el índice fue de tan sólo el 1%”, dijo el investigadora.

El modelo utilizado en el experimento –conocido como de isquemia y reperfusión– consiste en interrumpir alrededor del 70% del flujo sanguíneo hacia el hígado durante 40 minutos, simulando un infarto. Datos existentes en la literatura científica indican que este tipo de procedimiento induce un aumento patológico del calcio en el tejido, lo que causa una falla en el funcionamiento de las mitocondrias (los orgánulos que se encargan de la producción de la energía celular) y lleva a parte de las células hepáticas a la muerte.

“El calcio es importante para regular el metabolismo de la mitocondria e incrementar la producción de ATP [trifosfato de adenosina, la molécula que almacena energía]. Pero, cuando aparece en exceso, hace que los orgánulos dejen de trabajar adecuadamente. Por ende, nuestra hipótesis indicaba que el beneficio observado con la dieta estaría relacionado con un aumento de la capacidad de las mitocondrias de captar calcio en el medio intracelular sin dejar de producir energía”, explicó Sergio Menezes-Filho, investigador del IQ-USP y primer autor del artículo.

Se realizaron ensayos in vitro para confirmar esta teoría y comprender mejor los mecanismos implicados. A tal fin, los investigadores aislaron mitocondrias de los dos grupos de animales incluidos en el estudio: uno liberado para comer a discreción (el de control) y el otro sometido a la restricción calórica (un 60% de las calorías del grupo de control).

Las mitocondrias quedaron dispuestas en un medio de incubación con una sonda fluorescente que brillaba a medida que la concentración de calcio aumentaba.

“La agregábamos una pequeña cantidad del mineral al medio y la fluorescencia aumentaba. A medida que las mitocondrias captaban calcio, el brillo disminuía. En ese momento le añadíamos un poco más. Cuando los orgánulos llegaban a su capacidad máxima de captación, el mineral empezaba a volver hacia el medio de incubación y la fluorescencia aumentaba aun sin nuevos agregados”, explicó Menezes-Filho.

Con este experimento, el grupo observó que las mitocondrias de los animales sometidos a la restricción calórica lograban captar una cantidad alrededor de un 70% mayor de calcio que las del grupo de control, sin que su funcionamiento se viese comprometido.

Con la ayuda de una técnica conocida como espectrometría de masas, el grupo observó que en el interior de los orgánulos extraídos de los animales sometidos a la dieta había más moléculas de ATP que en los del grupo de control. Esta parte del estudio contó con la colaboración de la profesora del IQ-USP Marisa Medeiros.

“No sabemos todavía qué es lo que hace que las mitocondrias de los animales que comieron a voluntad tengan menos ATP, pero esa diferencia está relacionada seguramente con la capacidad de captación de calcio. Cuando igualábamos artificialmente el nivel de ATP en ambos grupos –ya sea añadiendo las moléculas en las mitocondrias de control o retirándolas en las del grupo de la dieta– la capacidad de captación de calcio también se igualaba”, comentó Kowaltowski.

Múltiples beneficios

Los dos artículos recientemente publicados integran una serie de estudios coordinados por Kowaltowski en el ámbito del Centro de Investigación en Procesos Redox en Biomedicina (Redoxoma), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) que cuenta con el apoyo de la FAPESP. El objetivo es investigar el efecto de la restricción calórica sobre diferentes tejidos.

“El hecho de decirle a la gente que coma menos no está funcionando. La obesidad se ha convertido en una epidemia mundial. Hemos intentado entender de qué manera actúa la restricción calórica en el organismo y cuáles son las moléculas implicadas, para encontrar blancos que permitan prevenir o tratar enfermedades relacionadas con el aumento de peso y con la edad”, dijo Kowaltowski.

Los experimentos realizados hasta el momento han mostrado que la dieta en animales de laboratorio causa efectos muy específicos sobre los diferentes órganos. En el páncreas, por ejemplo, las células productoras de insulina se vuelven capaces de responder mejor al aumento de la tasa de glucosa en la sangre (lea más en: agencia.fapesp.br/24154).

En tanto, en el cerebro se observó un beneficio también relacionado con la capacidad de las mitocondrias de captar calcio, lo que podría evitar la muerte de neuronas asociada a enfermedades tales como el alzhéimer, el párkinson, la epilepsia y los accidentes cerebrovasculares (ACV), entre otras (lea más en: agencia.fapesp.br/25658).

Participaron en estos estudios Ignacio Amigo, del IQ-USP, y Fernanda Menezes Cerqueira, actualmente en la Ben-Gurion University of the Negev, en Israel.

En los trabajos realizados hasta ahora, evaluamos el efecto de la restricción calórica en situaciones patológicas agudas. Pero creemos que la dieta también tiene un efecto beneficioso, aunque más sutil, en condiciones fisiológicas. Ayuda a regular el metabolismo cotidiano. Esto es lo que pretendemos comprender mejor ahora”, dijo Kowaltowski.

Puede leerse el artículo intitulado Caloric Restriction Promotes Structural and Metabolic Changes in the Skin (doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2017.08.052), de Maria Fernanda Forni, Julia Peloggia, Tárcio T. Braga, Jesús Eduardo Ortega Chinchilla, Jorge Shinohara, Carlos Arturo Navas, Niels Olsen Saraiva Camara y Alicia J. Kowaltowski, en el siguiente enlace: cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(17)31177-4.

Y el artículo Caloric restriction protects livers from ischemia/reperfusion damage by preventing Ca2+-induced mitochondrial permeability transition (doi: doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.06.013), de Sergio L. Menezes-Filho, Ignacio Amigo, Fernanda M. Prado, Natalie C. Ferreira, Marcia K. Koike, Isabella F. D. Pinto, Sayuri Miyamoto, Edna F. S. Montero, Marisa H. G. Medeiros y Alicia J. Kowaltowski, puede leerse en: sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584917306469.