Cuando el organismo se somete a una dieta hipercalórica, la respuesta fisiológica no es homogénea: algunos órganos o tejidos se muestran más sensibles a ese estrés metabólico. En esas condiciones, el tejido adiposo blanco de la cavidad visceral es el órgano más vulnerable ante los cambios metabólicos relacionados con la obesidad, según un nuevo estudio publicado en la revista Redox Biology y dirigido por el profesor Pablo M. Garcia-Roves, de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la UB, el IDIBELL y el área de Fisiopatología de la Obesidad y la Nutrición del CIBER (CIBEROBN).
Esta vulnerabilidad se manifiesta en la magnitud de los cambios metabólicos en los animales obesos y en la escasa respuesta del tejido citado cuando esos mismos animales pierden peso por cambios en el estilo de vida y vuelven a estar metabólicamente sanos. El estudio —basado en un modelo de experimentación animal— constata que, cuando el estrés fisiológico supera la capacidad de respuesta del tejido adiposo blanco, se llega a un punto de no retorno en el que pierde su plasticidad metabólica.
En la investigación también han participado otras áreas del CIBER (CIBERER, CIBERDEM, CIBERFES) así como la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación y el Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB), el IDIBAPS, la Universidad Rovira i Virgili, la Universidad Ramon Llull, la Universidad de Santiago de Compostela, las universidades de Colonia y de Leipzig (Alemania) y la Universidad de Medicina de Innsbruck (Austria), entre otras instituciones.
La obesidad —todavía estigmatizada en nuestra sociedad— siempre genera cambios importantes en la fisiología y el metabolismo. Muchos de los cambios que podemos describir en personas obesas podrían considerarse meras adaptaciones fisiológicas al estrés que implica un consumo calórico excesivo. Ahora bien, ¿hasta qué punto podemos cronificar esa ingesta excesiva? ¿Cuál es el límite para seguir estresando a nuestro organismo?
"No es tarea fácil definir esos límites y ese es uno de los principales retos en los estudios sobre la obesidad y la biología en general", detallan los investigadores Pablo M. Garcia-Roves y Pau Gama-Pérez. "Superar esos límites adaptativos puede suponer el desencadenante de todas esas comorbilidades asociadas a la obesidad que tanto preocupan en materia de salud pública".
Una de las funciones principales del tejido adiposo es almacenar la grasa y regular el exceso calórico. "Si esa grasa se almacenara en otros órganos, las consecuencias serían bastante más contraproducentes para la salud. Las células del tejido adiposo aumentan en tamaño, se multiplican y se comunican entre ellas para informar del estrés que tienen que afrontar. La hipoxia y la inflamación, por ejemplo, son señales indispensables para que sus células actúen de manera coordinada, almacenen el exceso de grasas e informen al cerebro de que las reservas energéticas están cubiertas", explica Gama-Pérez.
Cuando esas señales no son efectivas y el exceso calórico se cronifica, pueden aparecer los problemas metabólicos y muchos componentes celulares dejan de funcionar correctamente. Las mitocondrias —los orgánulos celulares responsables de generar energía metabólica— son un elemento clave para entender ese punto de no retorno fisiológico, apuntan los autores.
"Muchas alteraciones en la expresión de genes y en la síntesis de proteínas en el tejido adiposo de los animales obesos tenían alguna conexión con el funcionamiento de las mitocondrias. En el estudio constatamos que varios aspectos de la morfología y la estructura de la membrana interna de las mitocondrias no eran óptimos y ello podría tener serias repercusiones desde el punto de vista funcional", subraya Garcia-Roves. "En concreto —continúa—, uno de los descubrimientos más significativos es la pérdida muy pronunciada del material genético de este orgánulo, material conocido como ADN mitocondrial".
El papel de las mitocondrias en las disfunciones metabólicas que la obesidad produce en el tejido adiposo ya estaba descrito en la bibliografía científica. Sin embargo, este estudio constata por primera vez que la huella fisiopatológica originada por la obesidad es capaz de perdurar —e incluso de acentuarse con el tiempo— cuando los animales vuelven a estar sanos desde el punto de vista metabólico o cuando los otros procesos biológicos alterados en el tejido se recuperan.
Este daño fisiológico tendría carácter propagativo y se podría definir como un fenómeno de bola de nieve desencadenado por el estrés que supone para el tejido adiposo el exceso calórico cronificado. En esta disfunción fisiológica también podrían participar en menor medida los peroxisomas, los orgánulos celulares relacionados con la metabolización de sustratos y la eliminación de las especies reactivas de oxígeno (daño oxidativo).
"Estas alteraciones siguen presentes en los animales a lo largo del tiempo, incluso cuando ha desaparecido el estrés metabólico por la ingesta hipercalórica. Además, las disfunciones trascienden a otros componentes celulares y afectan a nuevos procesos biológicos (el transporte de proteínas al interior de las mitocondrias, su ensamblaje o la degradación posterior). En conjunto, esta situación supone un estrés celular mucho más generalizado", detallan Alba González-Franquesa (Novo Nordisk) y Pau Gama-Pérez (UB), primeros autores del estudio.
El motivo por el que estas mitocondrias no funcionales no son eliminadas con el fin de evitar esa cascada de efectos perjudiciales para la célula es todavía una gran incógnita.
"La degradación de los productos de desecho —metabolitos, proteínas, e incluso orgánulos enteros— que no son funcionales con el fin de evitar problemas mayores es un gran desafío para la maquinaria celular. Conocer el papel que juega la maquinaria de reciclaje celular es decisivo para entender la salud y determinar posibles dianas terapéuticas en patologías de origen metabólico. Nuestros resultados muestran claros indicios de que existen fallos en ese aspecto, lo que nos ayudaría a entender el porqué de esta pérdida de plasticidad metabólica", afirma Pau Gama-Pérez.
La edad es un factor crítico para entender la capacidad de respuesta del organismo a una dieta hipercalórica. En la bibliografía científica, se ha descrito que los ratones mayores son más vulnerables a estos factores que los ratones jóvenes.
El nuevo trabajo, realizado con ejemplares jóvenes, refuerza la hipótesis de que la ingesta calórica excesiva acelera la pérdida de plasticidad metabólica y promueve cierto estado de envejecimiento prematuro del tejido adiposo. Así, muchas de las afectaciones descritas en los animales obesos reproducen muchas de estas señas de identidad del envejecimiento.
Además, todavía se desconoce si la huella fisiológica descrita en el compartimento adiposo visceral también se refleja en el compartimento de grasa subcutánea. En el ámbito clínico, tampoco se conoce cómo responde la grasa visceral en estas situaciones y es complicado disponer de muestras biológicas obtenidas con medios mínimamente invasivos (en especial, de individuos delgados y sanos para poder contrastar hipótesis).
Algunos de los estudios que han analizado las respuestas de la grasa visceral en pacientes constatan una vulnerabilidad mayor en este tejido, en el que se describen alteraciones muy similares a las descritas en el artículo de Redox Biology.
"Descifrar si esta misma huella permanece en humanos que han sido capaces de revertir la obesidad significaría un avance importante en la comprensión de sus consecuencias y, sobre todo, en el diseño de estrategias terapéuticas", explica el equipo.
"Nuestro trabajo muestra algunos datos preliminares de una investigación realizada a partir de una cirugía bariátrica en dos fases, con una pérdida de peso y una mejora metabólica significativa entre las dos intervenciones a las que se sometían los pacientes. La magnitud de los cambios en la expresión de genes después de estas mejoras podría indicarnos ciertas semejanzas con lo que observamos nosotros en nuestro estudio preclínico. En todo caso, es imprescindible diseñar estudios robustos que puedan abordar esta cuestión de la manera más precisa posible en pacientes obesos, para mejorar su salud y su calidad de vida", concluyen.
Artículo de referencia:
González-Franquesa, Alba et at. Remission of obesity and insulin resistance is not sufficient to restore mitochondrial homeostasis in visceral adipose tissue. Redox Biology, junio de 2022. Doi: 10.1016/j.redox.2022.102353
