Medusas y moscas de la fruta arrojan luz sobre el origen de la regulación del hambre

Resumen: Los investigadores están recurriendo a las medusas y las moscas de la fruta para explorar la motivación para alimentarse y arrojar nueva luz sobre los mecanismos subyacentes a la regulación de la alimentación.

Fuente: Universidad de Tohoku

Décadas de investigación han demostrado que la motivación para comer (hambre y sensación de saciedad) está controlada por hormonas y pequeñas proteínas llamadas neuropéptidos. Se encuentran en una amplia gama de organismos, como humanos, ratones y moscas de la fruta.

Un evento tan generalizado sugiere un origen evolutivo común. Para explorar este fenómeno, un equipo de investigación recurrió a las medusas y las moscas de la fruta y descubrió algunos resultados sorprendentes.

Aunque las medusas compartieron un ancestro común con los mamíferos hace al menos 600 millones de años, sus cuerpos son más simples; tienen sistemas nerviosos muy extendidos llamados redes nerviosas, a diferencia de los mamíferos que tienen estructuras más concretas como el cerebro o los ganglios. Sin embargo, las medusas poseen un rico repertorio de comportamientos, que incluyen elaboradas estrategias de alimentación, rituales de apareamiento, sueño e incluso aprendizaje.

A pesar de su importante posición en el árbol de la vida, estas fascinantes criaturas siguen siendo poco estudiadas y casi nada se sabe sobre cómo controlan la ingesta de alimentos.

El equipo, dirigido por Hiromu Tanimoto y Vladimiros Thoma de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Vida de la Universidad de Tohoku, se centró en Cladonema, una pequeña medusa con tentáculos ramificados que se puede cultivar en un laboratorio. Estas medusas regulan cuánto comen en función de su hambre.

«Primero, para comprender los mecanismos subyacentes a la regulación de la alimentación, comparamos los perfiles de expresión génica en medusas hambrientas y alimentadas», dijo Tanimoto.

“El estado de nutrición cambió los niveles de expresión de muchos genes, incluidos algunos que codifican neuropéptidos. Al sintetizar y probar estos neuropéptidos, encontramos cinco que redujeron la alimentación en medusas hambrientas».

Luego, los investigadores profundizaron en cómo uno de estos neuropéptidos, GLWamide, controla la alimentación. Un análisis detallado del comportamiento reveló que la GLWamida inhibía el acortamiento de los tentáculos, un paso crucial en la transferencia de presas capturadas a la boca. Cuando los investigadores etiquetaron GLWamide, encontraron que estaba presente en las neuronas motoras ubicadas en las bases de los tentáculos y aumentaban los niveles de GLWamide.

Esto llevó a la conclusión de que, en Cladonema, GLWamide actúa como una señal de saciedad, una señal enviada al sistema nervioso que indica que el cuerpo ha tenido suficiente comida.

Sin embargo, la búsqueda de los investigadores para explorar el significado evolutivo de este descubrimiento no se detuvo allí. En cambio, miraron a otras especies. Los patrones de alimentación de las moscas de la fruta están regulados por el neuropéptido mioinhibidor (MIP).

Las moscas de la fruta que carecen de MIP comen más alimentos y eventualmente se vuelven obesas. Curiosamente, MIP y GLWamide comparten similitudes en sus estructuras, lo que sugiere que están relacionados a través de la evolución.

«Debido a que las funciones de GLWamide y MIP se conservaron a pesar de 600 millones de años de divergencia, esto nos llevó a preguntarnos si era posible intercambiar los dos», dijo Thoma. «E hicimos exactamente eso, primero administramos MIP a las medusas y luego expresamos GLWamide en moscas que no tenían MIP».

Sorprendentemente, MIP redujo la ingesta de Cladonema, tal como lo había hecho GLWamide. Además, la GLWamida en moscas eliminó su sobrealimentación anormal, lo que indica la preservación funcional del sistema GLWamida/MIP en medusas e insectos.

Tanimoto señala que su investigación destaca los profundos orígenes evolutivos de una señal de saciedad conservada y la importancia de aprovechar un enfoque comparativo. «Esperamos que nuestro enfoque comparativo inspire una investigación centrada en el papel de las moléculas, las neuronas y los circuitos en la regulación del comportamiento dentro de un contexto evolutivo más amplio».

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: oficina de prensa
Fuente: Universidad de Tohoku
Contacto: Oficina de Prensa – Universidad de Tohoku
Imagen: La imagen se atribuye a Hiromu Tanimoto

Investigacion original: Acceso cerrado.
“Sobre el origen del apetito: la GLWamida en las medusas representa un neuropéptido de saciedad ancestralpor Hiromu Tanimoto et al. PNAS

Abstracto

Sobre el origen del apetito: la GLWamida en las medusas representa un neuropéptido de saciedad ancestral

La ingesta de alimentos está regulada por el estado interno. Esta función está mediada por hormonas y neuropéptidos, que se caracterizan mejor en las especies modelo más extendidas. Sin embargo, los orígenes evolutivos de estos neuropéptidos que regulan la nutrición son poco conocidos. Usamos medusas Cladonema para responder a esta pregunta.

Nuestros enfoques transcriptómicos, conductuales y anatómicos combinados identificaron a la GLWamida como un péptido supresor de la alimentación que inhibe selectivamente la contracción del tentáculo en esta medusa. I

n la mosca de la fruta drosófila, el péptido mioinhibidor (MIP) es un péptido de saciedad relacionado. Sorprendentemente, encontramos que GLWamide y MIP eran completamente intercambiables en estas especies evolutivamente distantes para la supresión de la alimentación.

Nuestros resultados sugieren que los sistemas de señalización de saciedad de diferentes animales comparten un origen antiguo.