El Sistema Endocannabinoide Modula la Homeostasis Energética Mediante un Mecanismo Dual

• AUTOR: Cota D, Marsicano G, Pagotto U y colaboradores
• TITULO ORIGINAL: The Endogenous Cannabinoid System Affects Energy Balance Via Central Orexigenic Drive and Peripheral Lipogenesis
• CITA: Journal of Clinical Investigation 112(3):423-431, Ago 2003
• MICRO: El sistema endocannabinoide es un regulador esencial de la homeostasis energética mediante mecanismos orexigénicos centrales y lipogénicos periféricos, por lo que podría representar un objetivo promisorio para tratar enfermedades caracterizadas por la alteración del balance energético.

Introducción

Los receptores cannabinoides tipo 1 (CB1) y sus ligandos endógenos, los endocannabinoides, están involucrados en la regulación de la ingesta alimentaria. En modelos animales, la administración de cannabinoides estimula esta ingesta. Tanto la administración central como periférica de anandamida -uno de los principales endocannabinoides- aumenta el consumo de alimentos en roedores-

Los autores realizaron un estudio en el que emplearon ratones carentes de CB1 (CB1^-/-) para determinar el papel del sistema endocannabinoide (SEC) en la regulación del balance energético. Así, se comparó el peso y la composición corporal y la conducta alimentaria en presencia y ausencia de CB1 in vivo; para ello, los investigadores se enfocaron en el papel potencial del SEC en la modulación central de la homeostasis energética mediante neuropéptidos hipotalámicos y sobre funciones de los endocannabinoides sobre el tejido adiposo.

Métodos

Se emplearon 15 ratones macho CB1^-/- y 15 WT CB1^+/+. Todos los animales tenían acceso libre a alimento estándar y agua. El peso se midió semanalmente, entre las 3 y 15 semanas de vida. También se tomaron muestras de sangre para determinar glucemia, insulinemia y leptinemia. Al final de la evaluación de la curva de peso, los animales fueron sacrificados y se analizó la composición corporal mediante resonancia magnética nuclear (RMN). Los investigadores también validaron el gasto energético (GE) y el cociente respiratorio (CR) de 24 horas en un grupo adicional de 6 ratones macho CB1^-/- y 6 CB1^+/+ de 16 semanas de vida mediante un sistema de calorimetría con circuito abierto. Además, midieron el consumo de oxígeno (VO₂) y la producción de dióxido de carbono (VCO₂). El CR es la relación entre VCO₂ y VO₂. El GE específico para el peso fue calculado mediante la división del GE (kJ/d) por la masa magra (MM), expresado en kJ/g MM/d. La MM se determinó mediante absorciometría de rayos X de energía dual (DEXA).

En otro grupo de ratones se evaluó la temperatura corporal central y la actividad motora mediante un sistema computarizado de biotelemetría.

Otro grupo de 7 ratones macho CB1^-/- y 7 CB1^+/+ de 16 semanas de vida fue alimentado a voluntad, sacrificados y se evaluaron los cerebros. Mediante un criostato se cortaron secciones hipotalámicas coronales para la evaluación de los neuropéptidos.

Por otro lado, los investigadores sacrificaron 10 ratones C57BL/6N de 16 semanas de los que extrajeron grasa epididimal. Las células adiposas primarias fueron cultivadas. Se extrajo ARN total de grasa epididimal de ratones CB1^-/- y B1^+/+ y de adipositos primarios de cultivo celular de ratones C57BL/6N y se realizó transcripción inversa.

Resultados

Desde la semana 3, los ratones CB1^-/- presentaron menor peso que los CB1^+/+ y los primeros mantuvieron un peso corporal significativamente reducido en comparación con los segundos durante todo el período de observación. El análisis de la composición corporal de estos animales mediante RMN mostró reducción marcada del porcentaje de masa grasa (MG) y incremento leve del porcentaje de MM en ratones CB1^-/- en comparación con los CB1^+/+ (MG 9.7% frente a 12.3% y MM 73.1% frente a 71.6%, respectivamente). Los niveles plasmáticos de leptina fueron significativamente inferiores en los ratones CB1^-/-, mientras que los niveles plasmáticos de insulina y glucosa no difirieron entre los ratones CB1^-/- y CB1^+/+.

Los investigadores evaluaron la temperatura corporal y la actividad locomotriz para determinar si las diferencias en la termogénesis o la actividad física espontánea contribuían con el fenotipo delgado de los ratones CB1^-/-. Los ratones CB1^-/- y CB1^+/+ mostraron variaciones circadianas de la temperatura y la actividad locomotriz. Ambos parámetros aumentaron durante el período de oscuridad. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre los genotipos o en la interacción entre el tiempo y el genotipo. Los 2 genotipos mostraron variaciones circadianas del GE. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas entre los genotipos durante el período de luz ni de oscuridad.

Para estudiar los mecanismos subyacentes al déficit de grasa corporal observado en los ratones CB1^-/-, se determinó el ingreso calórico de ratones jóvenes (3 semanas) y adultos (20 semanas) CB1^-/- y CB1^+/+. Se observó la reducción significativa de la ingesta alimentaria en ratones CB1^-/- jóvenes y adultos en comparación con los CB1^+/+.

Bajo restricción calórica, los ratones CB1^+/+ de 3 semanas mostraron reducción sustancial del peso corporal. Luego de 1 semana, desaparecieron las diferencias en el peso entre ratones CB1^+/+ y CB1^-/- alimentados de igual forma, mientras que los ratones CB1^+/+ con acceso a voluntad al alimento mantuvieron su mayor peso corporal. Luego de este experimento, el peso de los ratones adultos CB1^-/- resultó bajo en comparación con los CB1^+/+.

Para investigar posibles vías hipotalámicas responsables de la menor ingesta alimentaria en ratones CB1^-/-, se realizaron experimentos de hibridización in situ sobre muestras de tejido hipotalámico de ratones CB1^+/+ para colocalizar el ARNm CB1 hipotalámico con varios neuropéptidos involucrados en la regulación alimentaria. Las señales de hibridización de CB1 se detectan en el núcleo preóptico medial y lateral, el núcleo paraventricular (NPV) y el núcleo ventromedial (NVM) y en el área hipotalámica lateral (AHL). Las células que expresan hormona liberadora de corticotrofina (CRH [corticotropin-releasing hormone]) se hallaron en el área preóptica medial y en el NPV, y la expresión de ARNm de NPY (neuropéptido Y) se vio limitada al núcleo arcuato. El ARNm de CART (cocaine-amphetamine regulated transcript) se encontró expresado en abundancia en el hipotálamo, especialmente en el núcleo supraóptico, NPV, NVM, núcleo dorsomedial (NDM), AHL y núcleo arcuato. La expresión de ARNm de prepro-orexina y hormona concentradora de melanina (MCH [melanin concentrating hormone]) se restringió a las neuronas localizadas en el AHL y en la zona incierta.

El CB1 se colocalizó con CRH, CART, prepro-orexina y MCH, mientras que no se encontró coexpresión con neuronas NPY en el núcleo arcuato. En el NPV, el 51.4% de las neuronas CRH+ y 52.4% de las neuronas CART+ expresaron ARNm de CB1. En el NDM y AHL, 24.6% de las células CART+ expresaron ARNm de CB1, en el AHL 7.5% de las neuronas prepro-orexina+ y 4.2% de las células MCH+ coexpresaron ARNm CB1.

El ARNm de CRH en el NPV de ratones CB1^-/- fue 19.5% mayor en comparación con los CB1^+/+. Se observó 14.2% menor expresión de ARNm de CART en NDM y en el AHL de ratones CB1^-/- en comparación con aquellos CB1^+/+. No se detectaron diferencias entre los genotipos respecto de los niveles de expresión de prepro-orexina, MCH o NPY.

Se halló ARNm CB1 en grasa de epidídimo de ratones CB1^+/+ pero no de CB1^-/- y su expresión se mantuvo en cultivos celulares de adipositos primarios derivados de ratones C57BL/6N. La estimulación de células adipocitarias primarias derivadas de grasa de epidídimo de C57BL/6N con el agonista CB1 WIN-55,212 aumentó la actividad lipoproteinlipasa en forma dependiente de la dosis y este efecto fue bloqueado mediante la preincubación con el antagonista selectivo de CB1 SR 141716ª, lo que demuestra un efecto mediado por CB1.

Discusión

El sistema endocannabinoide representa un nuevo objetivo terapéutico promisorio para tratar la epidemia de obesidad.

El presente estudio demostró que la deleción del receptor endocannabinoide CB1 en ratones resulta en un fenotipo caracterizado por la disminución del peso corporal, la reducción de la masa grasa e hipofagia. El hecho de que la deleción simultánea de los 2 neuropéptidos orexigénicos más potentes conocidos hasta la fecha -NPY y AGRP- no produjo un fenotipo delgado, demuestra la redundancia de los factores neuroendocrinos asociados con la ingesta alimentaria. El presente estudio indicó que aun el elevado número de factores orexigénicos endógenos no puede compensar la ausencia de la acción cannabinoide endógena, lo que refleja su papel fundamental en la homeostasis energética.

Probablemente el menor impulso orexigénico a lo largo de la vida cause el fenotipo delgado CB1^-/-, lo que podría concordar con el papel del SEC en la respuesta hiperfágica al hambre.

El menor peso corporal en ratones CB1^-/- jóvenes y adultos podría ser el resultado directo del menor ingreso calórico que, a su vez, se debería a las alteraciones en el impulso orexigénico central como consecuencia de la ausencia de CB1 en circuitos hipotalámicos. Sin embargo, los diferentes resultados de la misma alimentación en animales jóvenes y maduros apuntan a un papel esencial del impulso orexigénico durante etapas tempranas y sugiere que mecanismos adicionales independientes de la ingesta alimentaria también contribuyen con el fenotipo delgado de ratones adultos CB1^-/-.

Por otro lado, los resultados de este estudio mostraron que existe expresión de ARNm de CB1 en la grasa epididimaria. El receptor CB1 expresado por adipocitos primarios cultivados de ratones C57BL/6N parece ser funcional, dado que puede inducirse lipogénesis por estimulación específica de este receptor. Estas observaciones, junto con la presencia de monoacilglicerol lipasa en el tejido adiposo -una de las principales enzimas que actúan sobre los endocannabinoides-, señalan al tejido adiposo como un nuevo objetivo farmacológico para la actividad cannabinoide. Por lo tanto, los resultados de este estudio sugieren que la menor grasa corporal en ratones CB1^-/- podría estar determinada tanto por alteraciones hipotalámicas como adipocitarias.

Los datos obtenidos respecto de los neuropéptidos indican que los efectos de los endocannabinoides hipotalámicos sobre el balance energético podrían estar parcialmente mediados por CRH, pero estos efectos parecen ser independientes del NPY.

Además, los resultados obtenidos parecen confirmar que CART podría desempeñar un papel importante en la mediación hipotalámica de la acción orexigénica endocannabinoide. La coexpresión de CB1 con CRH y CART sugiere una influencia directa de los endocannabinoides sobre estos neuropéptidos.

Los autores concluyen señalando que el SEC es un regulador esencial de la homeostasis energética mediante mecanismos orexigénicos centrales y lipogénicos periféricos, por lo que podría representar un objetivo promisorio para tratar enfermedades caracterizadas por la alteración del balance energético.

Especialidad: Bibliografía - Clínica Médica