HC

Artículos para Profesionales

Detectando la grasa

¿Son los genes que alteran la percepción de la grasa que nos hace engordar?

La obesidad es tan problemática, ya que representa una seria amenaza para la salud personal y el bienestar. Las personas obesas tienen un mayor riesgo de enfermedades crónicas y, potencialmente debilitantes, como la enfermedad cardiovascular y accidente cerebrovascular, ciertos tipos de cáncer, diabetes tipo 2, la osteoartritis y el asma, entre otras. Y el impacto de la obesidad sobre el trabajo de un individuo y la vida familiar puede ser de gran alcance, afectando la empleabilidad de las personas, la productividad del trabajo y la capacidad para perseguir los intereses y actividades de la vida diaria.

Aunque las consecuencias de la obesidad son claras, sus orígenes son poco conocidos. Ya que nuestra constitución genética no ha cambiado apreciablemente en los últimos 30 años, los cambios en el entorno de los alimentos se han identificado como causantes de gran parte del aumento dramático en las tasas de obesidad que se iniciaron en la década de 1980. El entorno de nuestra comida es a menudo descrito como "tóxico", lo que significa que nuestra constante exposición a los alimentos sabrosos, alta en grasas y alta densidad de energía, junto con un estilo de vida sedentario, sea probablemente lo que nos hace gordos. Sin embargo, a pesar del acceso a los mismos alimentos, no todo el mundo llega a ser obeso. Y así, la variación genética también debe desempeñar un papel, lo que hace que algunas personas sean más vulnerables al exceso de calorías, y dando lugar a un rango de diferentes pesos corporales. La identificación de los genes que están haciendo que estas personas sean más susceptibles a la ganancia de peso, es fundamental para la comprensión de la base de la obesidad, así como la elaboración de estrategias de lucha contra la enfermedad.

Se ha hecho una gran parte del progreso en la identificación de los genes que pueden contribuir a la obesidad. Según las últimas estimaciones, genes de 135 candidatos diferentes han sido relacionados con la obesidad y los hábitos alimenticios asociados. 1A excepción de un puñado de mutaciones de un solo gen que producen obesidad extrema, la normal, todos los días que normalmente nos encontramos en una calle de la ciudad probablemente refleja contribuciones, muy modestas, de cada uno de un gran número de genes individuales.

Muchos de los genes implicados en la obesidad modifica la forma en que se gasta la energía, cómo la grasa se ​​metaboliza y se almacena y cómo se reparten nutrientes. Notablemente ausente en la lista de los genes de la obesidad son los genes implicados en el sabor. De acuerdo a los consumidores, "gusto" (vagamente definido aquí como la combinación del sabor, el olor y la textura de un alimento) es uno de los tres principales factores que guían la elección de alimentos, junto con el costo/oportunidad y el contenido nutricional. A lo largo de la historia humana, las señales quimiosensoriales han ayudado a navegar por las incertidumbres del entorno natural, donde muchas de las opciones de alimentos disponibles pueden haber sido “tóxicas”. Por otra parte, la capacidad de reconocer los componentes nutricionales importantes, como las grasas, carbohidratos y sal, que a menudo eran limitados en el suministro de alimentos, habría sido esencial para nuestra supervivencia. Irónicamente, la variación genética en el sabor, que nos sirvió bien en la era pre-industrial, cuando los ciclos de abundancia y escasez eran la regla, pueden conspirar contra nosotros en la era moderna, cuando tenemos acceso continuo a alimentos sabrosos y de alta densidad energética.

Durante los últimos 15 años, nuestros laboratorios han estado estudiando los efectos de los genes del gusto en las preferencias alimenticias y su contribución a la selección de la dieta y el peso corporal. Aunque puede que no sea una idea en el sentido tradicional de la palabra, estudios recientes señalan la evidencia de que los seres humanos pueden de hecho percibir la grasa y que esta percepción puede afectar nuestras opciones alimentarias.

La Amarga Historia

Por razones históricas, el principal objetivo de este trabajo ha sido el gen sabor amargo TAS2R38, que controla la capacidad para probar los compuestos de tiourea 6-n-propiltiouracilo (PROP) y feniltiocarbamida (PTC). La ceguera al sabor PTC fue reconocida por primera vez en la década de 1930 y sigue siendo una de las características de sabor mejor estudiadas en seres humanos. La capacidad de probar la amargura de PROP ha ganado reconocimiento como un marcador general de las capacidades sensoriales orales que pueden tener especial importancia para la comprensión de la percepción y la aceptación de la grasa. Sin embargo, TAS2R38 no es el único marcador de gusto genético con un papel que juega en la arena obesidad. Pruebas nuevas, también identifican otros genes que se suman a nuestra comprensión de cómo la grasa se percibe en la boca y de cómo ésa percepción cambia la elección de los alimentos.

La historia comienza con las tioureas de sabor amargo, que han sido muy bien estudiadas. Las tioureas y sus compuestos originales, glucosinolatos, se encuentran comúnmente en las plantas de la familia Brassica que incluye brócoli, col rizada, y col. Muchas moléculas de sabor amargo son perjudiciales y las tioureas no son la excepción a esta regla. Las tioureas tales como PROP y PTC actúan como bociógenos, interfiriendo con la unión de yodo y por lo tanto el funcionamiento normal de la glándula tiroides. De acuerdo con la teoría clásica, el sabor amargo de tioureas servido para disuadir a los seres humanos del consumo excesivo de estos compuestos y a las personas que eran más sensibles, disfrutaron de una ventaja adaptativa sobre otros que percibieron poco o ningún, sabor amargo al ingerirlas.

Utilizando métodos modernos de comportamiento, las personas pueden ser divididas en tres grupos: no catadores, catadores medianos y catadores. Los súper-degustadores perciben al PROP y PTC como extremadamente amargos y son los más propensos a rechazar las verduras crucíferas como el brócoli, las coles de Bruselas y la col rizada. Entre los caucásicos, aproximadamente el 30 por ciento son no catadores, el 40-50 por ciento son catadores medianos y el 30 por ciento restante, son catadores. Estos porcentajes varían entre las diferentes poblaciones de todo el mundo. La genética molecular de degustación PROP se han atribuido al gen TAS2R38, que codifica un receptor del gusto amargo que se une una porción de la molécula de tiourea. Tres cambios de un solo nucleótido o polimorfismos en el gen TAS2R38 dan lugar a dos genotipos comunes: PAV (la forma susceptible) y AVI (la forma no susceptible). Las combinaciones alélicas AVI / AVI, PAV / AVI y PAV / PAV se correlacionan con los no catadores, catadores medianos y catadores, respectivamente, aunque existe un cierto empalme entre los dos últimos grupos.

La conexión entre el gen TAS2R38 y la percepción de otras sensaciones orales, particularmente grasas, no es algo evidente, sin embargo. Se ha sabido por algún tiempo que los súper-catadores son anatómicamente distintos de los catadores. Por ejemplo, los catadores tienen más papilas gustativas en la parte anterior de la lengua y no existe evidencia indirecta de que su paladar también tenga más terminaciones nerviosas que llevan la información somatosensorial sobre la irritación y la textura. Estas características parecen explicar por qué los súper-catadores son más sensibles a otros sabores básicos, tales como la dulzura y también son más sensibles al ardor del chile, así como la textura de las grasas: con más papilas gustativas y las terminaciones nerviosas, simplemente tienen más anatomía funcional gusto.

Hasta hace poco, la relación entre súper sabor PROP y una mayor densidad de papilas gustativas fue considerada como una oportunidad de asociación, porque no hay un vínculo genético o fisiológico conocido entre estas dos variables. Sin embargo, el laboratorio de Iole Barbarroja en la Universidad de Cagliari en Italia, en el 2010 demostró que el súper sabor está asociado con un polimorfismo en el gen gustin, que normalmente controla la producción de la enzima salival de la anhidrasa carbónica VI (CA6). La CA6 es una metaloenzima que funciona a base de zinc, el cual se roba de la saliva. Esta enzima juega un papel crítico en la función del gusto y promueve la formación de papilas gustativas durante el desarrollo. Los resultados de Barbarossa mostraron que los súper-catadores eran más propensos a tener un polimorfismo en el locus rs2274333 gustin. Este polimorfismo fue asociado con la funcionalidad completa de la proteína CA6, así como con los niveles de zinc salivales normales. En contraste, los no catadores eran más propensos a tener una secuencia diferente en este sitio, que apareció para interrumpir la estructura secundaria de la proteína CA6 de modo que ya no podía unirse al zinc, lo que conduce a altos niveles de zinc salivales. 3Se ha sugerido que con el mal funcionamiento de un CA6, es probable que los no catadores produzcan menos papilas gustativas durante el desarrollo y los que se produzcan pueden ser rodeadas por un menor número de neuronas somatosensoriales.

Por lo tanto, parece que los polimorfismos en al menos dos genes, TAS2R38 y gustin, contribuyen al fenotipo súper-catador. 4Estos dos genes juntos, también pueden explicar por qué este grupo de personas experimenta una mayor intensidad de otros tipos de sensaciones orales.

PROP y el peso corporal: una controversia continua

La observación de que los no catadores PROP son más pesados ​​que los supercatadores no es nueva. En su artículo de 1966 sobre las preferencias alimentarias, Fischer y sus colegas observaron que los catadores PTC tendían a ser delgados y angulares, mientras que los no catadores tendían a tener las proporciones del cuerpo más generosas. 5A pesar de este reconocimiento temprano de una asociación entre el peso y el gusto, esta idea permaneció latente durante varias décadas.

Empezamos a notar esta misma tendencia en los estudios que iniciamos a finales de 1990 sobre los gustos y preferencias de las grasas. Siguiendo esta guía, descubrimos  una relación robusta entre el peso corporal y la capacidad de probar PROP, especialmente en mujeres. 2,6 Específicamente, las mujeres no catadoras midieron varias unidades de índice de masa corporal (kg/m2) mayor que las mujeres súper-catadoras. Sin embargo, otros estudios informaron resultados nulos para el estado catador PROP y el peso corporal y se empezó a mermar la confianza en la hipótesis de una asociación entre ellos. 7,8 Contribuyendo al escepticismo fue la investigación la cual no mostró asociaciones significativas entre genotipos y TAS2R38 y el peso corporal. 8,9 Sin embargo, debido a que el fenotipo súper-catador PROP engloba una serie de cambios genéticos con diferencias anatómicas, tales como la densidad del sabor en las papilas gustativas y la información somatosensorial, observando solamente al gen TAS2R38 no revelará ninguna asociación con el peso. Creemos que una fuerte asociación entre la mecánica del gusto y el peso, probablemente emergerá a medida que se descubran más genes que contribuyan al fenotipo.

¿Podemos saborear la grasa?

Hasta hace poco, se asumía que la percepción de la grasa se ​​basaba en las señales de la textura y de su papel como vehículo de sabor en alimentos como el tocino o el helado de fresa, más que cualquier otro sabor lingual percibido.  (Los cinco únicos sabores básicos incluyen dulce, amargo, agrio, salado y umami o el sabor salado). Esto se basa en la observación común de que la presencia de grasa en la boca no evoca una sensación de sabor reconocible. Otro problema era la ausencia de algún mecanismo receptor conocido para el sabor de la "grasa". Sin embargo, la evidencia acumulada ahora desafía esta visión. Los estudios en ratas han demostrado que los ácidos grasos colocados en la lengua causan que las células gustativas se despolaricen, iniciando una señal que se transmite al cerebro. 10Los estudios en humanos también han demostraron que los individuos pueden detectar los ácidos grasos libres en la boca cuando todas las otras señales - visual, textura, olfativa - están controladas con luz roja, la homogenización de la textura de los alimentos y pinzas para la nariz. 11Además, los sujetos son capaces de percibir diferentes concentraciones de ácidos grasos, de hecho, de acuerdo con un estudio del 2010, los sujetos más sensibles a las diferencias en los niveles de ácidos grasos también tenían un índice de masa corporal más bajo (IMC) que otros.

A pesar de estos hallazgos estimulantes, el concepto de un sensor de grasas oral en seres humanos no es ampliamente aceptado. Un argumento es que las grasas dietéticas se componen casi exclusivamente de triglicéridos, ácidos grasos no libres. ¿Cuál es la importancia de un mecanismo oral para la percepción de ácidos grasos cuando estas moléculas no están normalmente presentes en una forma libre en los alimentos que comemos? Sabemos que en las ratas la lengua libera grandes cantidades de lipasa, una enzima que hidroliza los triglicéridos rápidamente para liberar los ácidos grasos en la boca. Y aunque los seres humanos no son conocidos por producir la lipasa lingual en altas cantidades, estudios históricos han informado de que pueden producir esta enzima.

En efecto, la presencia de grasa en la boca estimula la liberación de algunas lipasas linguales, la conversión de triglicéridos en concentraciones micromolares de ácidos grasos - concentraciones libres teóricamente suficientes para despolarizar las neuronas gustativas. 12Por otra parte, la investigación ahora demuestra que pequeñas cantidades de ácidos grasos libres están normalmente presentes en la mayoría de las grasas dietéticas. 11Estos resultados apoyan la idea de que la grasa podría provocar una respuesta oral en los seres humanos, al igual que en los animales y un mecanismo de sabor ácido graso humano es plausible.

¿Un detector nuevo de grasas?

Si asumimos que los ácidos grasos pueden ser "degustados", entonces la búsqueda del mecanismo molecular (s) para la detección de ellos es un objetivo obvio. Una proteína que puede estar implicada es CD36, una translocasa de ácido graso que se expresa en un cierto de tipo de células en todo el cuerpo, a partir de las células de grasa a las células inmunes y, por supuesto, a las papilas gustativas. La proteína se sabe que juega un papel clave en el transporte de ácidos grasos a través de las membranas celulares y los estudios en animales han demostrado que la anulación de la proteína CD36 representa que los animales sean incapaces de detectar o bien muestran una preferencia por el ácido linoleico, un ácido graso de cadena larga poliinsaturados. 13,14Algunos ácidos grasos poliinsaturados son esenciales en la dieta de los roedores y humanos. Por lo tanto, la existencia de un mecanismo capaz de detectar este tipo de grasa tendría un importante significado nutricional.

Con un candidato prometedor para la detección de tales grasas, el laboratorio Keller investigó la relación entre las diferencias en la secuencia genética del gen CD36 y la preferencia por el  sabor grasoso en 317 adultos sanos: varones y mujeres afroamericanas. Después de que 15 participantes en el estudio completaron los cuestionarios sobre las preferencias alimenticias y la ingesta de alimentos altos y bajos en grasa, se les midió la grasa del cuerpo, después probaron tres muestras de aderezos para ensaladas italianos que iban en un rango de grasa por peso de 5 a 55 por ciento. Los sujetos calificaron su percepción del contenido de grasa, untuosidad y cremosidad en una escala estándar que se utiliza en este tipo de experimentos. Los participantes también fueron genotipados en cinco polimorfismos en el gen CD36. Supusimos que si el gen CD36 está implicado en las preferencias de grasa, deberíamos observar una relación entre pequeñas diferencias en la secuencia de este gen y el grado en el que a los participantes les gustó la grasa.

Los cambios en la ubicación de un gen (rs1761667) estuvieron relacionadas con la percepción tanto de grasa oral de los aderezos para ensaladas y preferencias de grasas reportadas. Los participantes que eran homocigóticos para el alelo menor en este sitio, aproximadamente el 21 por ciento del grupo, percibieron una mayor cremosidad de las tres preparaciones, en comparación con las personas que eran o heterocigota o que carecían de un menor alelo. Además, los individuos homocigotos también reportaron una mayor preferencia por las grasas y aceites (por ejemplo, mantequillas, aceites, pastas y aderezos para ensalada). En otras palabras, los que dieron a todas las muestras altas calificaciones de cremosidad, independientemente de su contenido de grasa, eran más propensos a ser atraídos hacia los alimentos más grasos. Recientes experimentos en ratones demuestran que la expresión del gen CD36 en las papilas gustativas es alta en el inicio de la alimentación y disminuye progresivamente con la saciedad, un patrón que es consistente con el cambio en la preferencia por la grasa a través de una comida. 16Por lo tanto, es plausible que la variación en el gen CD36 en los seres humanos esté asociada con la interrupción de este mecanismo de regulación. Esto podría explicar por qué las personas con una variante de secuencia en rs1761667 mostraran mayores preferencias por los alimentos grasos/cremosos a la luz de la alta capacidad de respuesta a la cremosidad en aderezos para ensaladas. Futuros estudios determinarán si las personas con esta variante tienen menos facilidad para unirse a los ácidos grasos.

La hipótesis de que las personas que tienen este polimorfismo, pueden estar en riesgo de exceso de consumo de grasas, ya que constantemente perciben las grasas como más cremosas, un atributo generalmente considerado como positivo para describir los alimentos altos en grasa. La detección de este genotipo puede ayudar a los investigadores y a los médicos identificar a los individuos en riesgo de problemas de salud crónicos futuros debido a una dieta alta en grasas. Sin embargo, se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos.

Perspectivas actuales y perspectivas a futuro

La imagen que emerge de esta investigación es que las grasas pueden ser percibidas en la boca por una combinación de señales de sabor y textura. La capacidad de detectar la amargura de PROP puede servir como un marcador para la capacidad de percibir la textura de las grasas a través de la densidad de las papilas gustativas circundantes y terminaciones nerviosas somatosensoriales influenciadas por gustin y TAS2R38. La variación en este rasgo altera la preferencia por la grasa, que puede predecir la cantidad de grasa que se consume en la dieta, y potencialmente, el riesgo de obesidad. Por el contrario, CD36 puede ser un marcador para la percepción de ácido graso de cadena larga que puede informar al cuerpo de la composición nutricional de las grasas. Los desequilibrios en la composición de ácidos grasos de la dieta, también pueden tener implicaciones para el desarrollo de las enfermedades nutricionales. Basado en la literatura animal y sobre nuestros estudios, parece probable que haya múltiples, superpuestos mecanismos para la detección de grasas que proporcionan una gran variedad de información sobre la cantidad y la composición de las grasas en los alimentos que comemos. Los futuros estudios revelarán las funciones de estos receptores y sus genes subyacentes en los seres humanos.

Beverly J. Tepper es profesor en el Departamento de Ciencia de los Alimentos de la Universidad de Rutgers, donde dirige el Laboratorio de Evaluación Sensorial. Kathleen L. Keller está en el Centro de Investigación de la Obesidad de Nueva York y Columbia University College de Médicos y Cirujanos.

Referencias:

  1. T. Rankinen et al., “The human obesity gene map: the 2005 update,” Obesity, 14:529-644, 2006.
  2. B.J. Tepper, “Nutritional implications of genetic taste variation: the role of PROP sensitivity and other taste phenotypes,” Annu Rev Nutr, 28:367-88, 2008.
  3. A. Padiglia et al., “Sensitivity to 6-n-propylthiouracil is associated with gustin (carbonic anhydrase VI) gene polymorphism, salivary zinc, and body mass index in humans” Am J Clin Nutr, 92:539-45, 2010.
  4. C. Calò et al., “Polymorphisms in TAS2R38 and the taste bud trophic factor, gustin gene cooperate in modulating PROP taste phenotype,” Physiol Behav, 104:1065-71, 2011.
  5. R. Fischer et al., “Gustatory chemoreception in man: multidisciplinary aspects and perspectives,” Perspect Biol Med, 9:549-77, 1966.
  6. B.J. Tepper et al., “Variation in the bitter-taste receptor gene TAS2R38, and adiposity in a genetically isolated population in Southern Italy,” Obesity, 16:2289-95, 2008.
  7. A. Drewnowski et al., “Genetic sensitivity to 6-n-propylthiouracil has no influence on dietary patterns, body mass indexes, or plasma lipid profiles of women,” J Am Diet Assoc, 107:1340-48, 2007.
  8. N.J. Timpson et al., “TAS2R38 (phenylthiocarbamide) haplotypes, coronary heart disease traits, and eating behavior in the British Women’s Heart and Health Study,” Am J Clin Nutr, 81:1005-11, 2005.
  9. S. Sausenthaler et al., “Lack of relation between bitter taste receptor TAS2R38 and BMI in adults,” Obesity, 17:937-38; author reply 939, 2009.
  10. T.A. Gilbertson et al., “Fatty acid modulation of K+ channels in taste receptor cells: gustatory cues for dietary fat,” Am J Physiol Cell Physiol, 272:C1203-10, 1997.
  11. R.D. Mattes, “Is there a fatty acid taste?” Annu Rev Nutr, 29:305-27, 2009.
  12. J.E. Stewart et al., “Oral sensitivity to fatty acids, food consumption and BMI in human subjects,” Br J Nutr, 104:145-52, 2010.
  13. F. Laugerette et al., “CD36 involvement in orosensory detection of dietary lipids, spontaneous fat preference, and digestive secretions,” J Clin Invest, 115:3177-84, 2005.
  14. N.A. Khan, P. Besnard, “Oro-sensory perception of dietary lipids: new insights into the fat taste transduction,” Biochim Biophys Acta, 1791:149-55, 2009.
  15. K.L. Keller et al., “Common variants in the CD36 gene are associated with oral fat perception, reported fat acceptance, and obesity in African-Americans,” Obesity, in press.
  16. C. Martin et al., “The lipid-sensor candidates CD36 and GPR120 are differentially regulated by dietary lipids in mouse taste buds: impact on spontaneous fat preference,” PLoS One, 6:e24014, 2011.