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Desde los años 70, uno
de los mayores desarrollos más importantes en la investigación en nutrición ha
sido la demostración de que la función cerebral puede verse influida por la
disponibilidad de varios nutrientes de la dieta. En primer lugar se demostró
que la administración aguda de una mezcla de aa esenciales libre de triptófano
(trp) producía una reducción del trp cerebral y los niveles de serotonina en
ratas. Estos resultados abrían un activo campo de investigación.
Rol del trp en la
regulación fisiológica de la biosíntesis de serotonina en el cerebro
El paso inicial en la
biosíntesis de serotonina es la conversión del trp en 5-hidroxitriptófano,
reacción catalizada por el enzima triptófano hidroxilasa. La actividad de este
enzima se considera limitante en la síntesis de serotonina. Se sugiere que bajo
condiciones fisiológicas normales la actividad del enzima no se satura en vivo
por su sustrato. El grado de saturación del enzima y de este modo la tasa de
hidroxilación del triptófano está relacionada con la concentración cerebral de
trp. De este modo, la concentración de trp en el cerebro es el factor más
importante en controlar la síntesis de serotonina. Como la concentración de trp
cerebral está controlada por la disponibilidad periférica de este aa, la tasa
de síntesis de serotonina depende de la concentración plasmática de trp.
En particular, la
concentración de trp en el cerebro y, de este modo, la tasa de síntesis de
serotonina depende de:
-
la concentración de
trp libre en plasma (trp es el único aa presente en el plasma ligado a
proteínas séricas).
-
La concentración de
aa neutros largos, que comparten el mismo mecanismo de transporte desde la
sangre hasta el cerebro con el trp.
Efecto bioquímico de
dietas exentas de trp
La administración de la
mezcla de aa esenciales sin trp en ratas produjo una fuerte caída en la
concentración de trp sérico asociado con una disminución del aa en el cerebro,
de la serotonina y del ácido 5-hidroxiindol acético (producto de la
catabolización de la serotonina) en el cerebro de la rata.
Se observó el mismo
efecto en respuesta a una dieta equilibrada en la que el trp fue eliminado o en
respuesta a alimentos deficientes en este aa esencial.
En humanos, se utilizó
la mezcla libre de trp para evaluar posibles cambios mentales. Se observó una
disminución sustancial en trp plasmático (60% del valor inicial, 4 h después de
la ingestión), que se relacionó con un alto nivel de ansiedad.
Se ha medido,
igualmente, la síntesis in vivo en el cerebro humano de serotonina por medio de
tomografía de emisión de positrones. Se observó que tras la ingesta de la
mezcla de aa sin trp, la tasa de síntesis de serotonina disminuyó. La dieta
libre de trp también produjo una declinación de trp en el líquido
cerebroespinal y también de ácido hidroxiindolacético.
El rol del trp en la
regulación de la transmisión central de la serotonina
Se ha sugerido que la
tasa de liberación de serotonina varía en relación a su síntesis. Esa asunción
se basa en estudios que reportan modificaciones en algunos índices de
comportamiento relacionados con la función de la serotonina cuando las
concentraciones plasmáticas y cerebrales de trp son alteradas en vivo.
En ratas, las
investigaciones concluyen que una disminución en la concentración cerebral de
trp reduce la síntesis de serotonina y subsiguientemente su liberación.
El mecanismo sugerido
por el que la administración de una dieta libre de trp causa una reducción del
trp plasmático y consecuentemente del trp cerebral y de la síntesis de
serotonina es la síntesis proteica. Los aa administrados en la dieta inducen la
síntesis proteica a nivel tisular. Durante la síntesis proteica, los tejidos
deberían utilizar el trp extracelular endógeno, disminuyendo así su
concentración.
Otro mecanismo que
parece afectar en menor medida es la competencia del trp por el transporte en
la barrera hematoencefálica con aa neutros.
Efectos en el
comportamiento de la depleción del trp
La dieta libre de trp
ofrece una vía no farmacológica para dsiminuir efectivamente la función
cerebral de la serotonina.
Este método ha sido
utilizado ampliamente para estudiar el rol de la serotonina en variedad de
funciones fisiológicas y de comportamiento:
-
Selección de
macronutrientes
Se ha observado que los
animales son capaces de elegir una cantidad equilibrada de macronutrientes de
forma espontánea. Esta observación sugiere la existencia de un posible
mecanismo de control cerebral para la selección de alimentos. Es bien conocido que
la dieta influye en la concentración de trp en el cerebro y así, en la
concentración de serotonina. La ingestión de proteínas disminuye el trp y
serotonina cerebral dado que los aa neutros compiten con el trp por el
transporte a través de la barrera hematoencefálica. Inversamente, el consumo de
glúcidos incrementa el trp y la serotonina en el cerebro dado que su ingesta
induce un incremento en la insulina sanguínea, que a su vez incrementa la
captación de aa ramificados (leucina,
isoleucina y valina) por el músculo, disminuyendo su concentración plasmática y
su competición por el transporte en la barrera hematoencefálica.
Estas fluctuaciones de
serotonina pueden controlar la ingesta relativa de proteínas y glúcidos. En la
misma dirección, la administración aguda de la mezcla de aa esenciales libre de
trp incrementa la selección de carbohidratos, mientras que una comida glucídica
suplementada con trp aumenta marcadamente la selección proteica en animales de
laboratorio.
En humanos, si toman una
mezcla de aa libre de trp, disminuyen su elección en proteínas pero no en
glúcidos, grasa o calorías totales. Esto sugiere que la serotonina puede estar
involucrada en el control de la elección de macronutrientes también en humanos.
-
Sensibilidad al dolor
En animales de lab, el
método de depleción de trp confirma los datos obtenidos utilizando antagonistas
serotoninérgico: una reducción en la percepción del umbral del dolor. La
administración aguda de mezcla de aa libre de trp así como la administración
crónica de alimentos deficientes en trp
causa un incremento en la sensibilidad al dolor en animales de lab. Esto
confirma que la serotonina está implicada en la sensibilidad al estímulo del
dolor.
-
Agresividad
Se indujo un
comportamiento asesino de ratones en ratas no asesinas y se facilitó en ratas
asesinas manteniendo una dieta libre de trp durante 4-6 días. Ese
comportamiento asesino se asoció con la reducción cerebral de serotonina y
ácido 5-hidroxiindolacético. En monos, se ha observado un aumento de irritabilidad
y agresividad tras la administración de
mezclas de aa libres de trp.
En humanos sanos, se
observó un significativo aumento en la respuesta agresiva tras la
administración de aa libre de trp. Estos resultados son consistentes con la
hipótesis de que las neuronas serotoninérgicas cerebrales ejercen un control
inhibitorio sobre el comportamiento agresivo.
-
Sueño
Aunque la duración total
del sueño en ratas y humanos no cambia significativamente, la serotonina puede
influir de algún modo en la regulación del sueño. En humanos disminuye el
estadio 4 de latencia de sueño e incrementa el estadio 4 de sueño, con la
administración de aa libre de trp.
-
Comportamiento sexual
Se ha demostrado que
dietas libres en trp producen un incremento significativo de comportamiento
sexual macho-macho en ratas y conejos. De igual modo, dietas deficientes en trp
facilitan el comportamiento copulatorio de ratas macho y hembra.
Esos resultados muestran
claramente que la serotonina juega un rol inhibitorio en el comportamiento sexual.
Es interesante apreciar que alimentos deficientes en trp como el maíz pueden
tener propiedades afrodisiacas.
-
Ánimo
La ingestión de la
mezcla de aa libre de trp causa una rápida disminución en el ánimo de sujetos
masculinos normales. Estos resultados también han sido observados en hombres
sanos con una historia familiar multigeneracional de desórdenes afectivos
graves.
Además, la ingesta aguda
de aa libre de trp puede tener un efecto depresivo transitorio en pacientes
deprimidos con fármacos.
En mujeres el efecto
parece ser similar que en hombres, si bien las mujeres son más susceptibles al
efecto depresivo inducido por la depleción de trp.
-
Memoria y aprendizaje
En humanos se ha
observado un empeoramiento en la consolidación de la memoria en voluntarios
sanos.
Depleción aguda de
trp en problemas psiquiátricos
En mujeres con el
síndrome premenstrual, la depleción de trp causa un aumento en la
irritabilidad, ansiedad y sobrerreactividad. En pacientes bulímicos, la mezcla
de aa libre de trp realza la disforia y la ansiedad.
Por otro lado, en otras
patologías psiquiátricas en las que en sistema serotoninérgico parece ser
importante no se han apreciado efectos tras la depleción aguda de trp, por
ejemplo en desórdenes obsesivo-compulsivos, o pacientes con pánico. En este
caso, otros sistemas de neurotransmisión deferentes al serotoninérgico están
probablemente implicados.
Otros neurotransmisores
pueden verse influidos por la dieta
(dopamina, noradrenalina y acetilcolina), manipulando sus precursores.
Dietas carentes de
fenilalanina o colina pueden usarse
como herramienta para estudiar los efectos fisiológicos y de comportamiento
producidos en sus respectivos neurotransmisores (1).
(1). Fadda F. Tryptophan-free diets: a physiological tool to study brain
serotonin function. News Physiol Sci 2000; 15: 260-264.
Omme Healthcom, 2012.
