Conducta alimentaria, índice de masa corporal y expresión molecular del gen del transportador de serotonina en gemelos monocigóticos Eating behavior, body mass index and serotonin transporter gene expression in monozygotic twin pairs Nicolini Humberto1,2, Flores Julio1, Lanzagorta Nuria3, Mancera-Damy Esther3, García-Méndez Aurora3, Santana Daniel4, Genis Alma1,2. 1 Servicios de Atención Psiquiátrica (SAP) Secretaría de Salud. 2 Universidad Autónoma de la Ciudad de México (UACM). 3 Grupo Médico Carracci. 4 Servicio de Neurocirugía, Hospital General de México. Correspondencia: Dr. Humberto Nicolini. Carracci 107. Col. Extremadura Insurgentes. C.P. 03740, México, D.F. [email protected]

Resumen

Summary

La molécula del transportador de serotonina cumple un papel primordial en la regulación de la conducta alimenticia, particularmente de la experiencia de “saciedad”, y se encuentra estrechamente relacionada con el índice de masa corporal (IMC) y el sobrepeso. En este trabajo se cuantificó la expresión del gen del transportador a serotonina y se estudió su relación con el IMC y el tipo de conducta alimentaria en una muestra de 18 parejas de gemelos monocigóticos de la Ciudad de México. La expresión del ARN del transportador de serotonina se midió a través del método de PCR en tiempo real. Se encontró una correlación moderada entre el IMC y la expresión del transportador de serotonina. La susceptibilidad a comer ante la sensación de hambre presentó una fuerte correlación con el IMC.

The serotonin transporter molecule has a role in regulating satiety and other eating behaviors, and is closely related to body mass index (BMI) and overweight. Expression of the serotonin transporter gene was quantified to assess its relationship with BMI and eating behavior in a sample of 18 monozygotic twin pairs from Mexico City. The expression of the serotonin transporter gene in RNA was measured by real-time PCR. A moderate correlation between BMI and the expression of the serotonin transporter gene was found. Susceptibility to eating after hunger was strongly correlated with BMI.

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Introducción La conducta alimentaria humana está influida por varios factores psicobiológicos, culturales, sociales, genéticos y de condición general de salud; esta conducta se considera como un posible endofenotipo (Bastarrachea, Cole y Comuzzie, 2004; Bulik, 2005). Se ha encontrado que un sistema de neurotransmisión clave en este proceso es el de la serotonina. Dicho sistema cumple un papel importante en la saciedad al inhibir de forma selectiva el consumo compulsivo de carbohidratos. El aumento de la disponibilidad de serotonina (5-HT) en la hendidura sináptica o la activación de los receptores de 5-HT reduce la compulsión hacia la comida mientras que la disminución de la activación del receptor de 5-HT surte el efecto opuesto (Camarena et al., 2004). Por medio de la tomografía por emisión de positrones (PET) se ha encontrado una relación entre la actividad metabólica del transportador de serotonina en el tálamo e hipotálamo, el genotipo y el índice de masa corporal (IMC) (Graff et al., 2004; Koskela et al., 2010). El transportador de serotonina (5-HTT) es la molécula responsable del transporte activo de la serotonina a las neuronas (Erritzoe et al., 2010). Funciona como un mediador rápido en la recaptura de la serotonina seguido de una estimulación neuronal, y tiene un efecto fundamental en la regulación homeostática de la magnitud, duración y distribución espacial de las señales que alcanzan los receptores serotoninérgicos (Murphy et al., 2004). Además, el 5-HTT es el blanco terapéutico de la clase farmacológica de los medicamentos más ampliamente prescritos en psiquiatría y se ha correlacionado con dimensiones de la personalidad (Camarena et al., 2001; Lanzagorta et al., 2006; Nicolini, 2010). El 5-HTT es codificado por el gen SLC6A4; el promotor de este gen muestra alelos funcionales con inserción/deleción: largo (L) y corto (S). Tener la variación corta implica una menor transcripción del gen de 5-HTT, lo que se traduce en menor disponibilidad intersináptica (Camarena et al., 2001; Nakamura, Cho y Clarke, 2000). Los individuos que tienen el alelo corto del gen del 5-HTT muestran más riesgo de tener elevados niveles de ansiedad relacionada con la compulsividad (Camarena et al., 2001). En una muestra

de 172 adolescentes se encontró que el alelo S también está asociado con sobrepeso, siendo un factor de riesgo independiente del sexo y la edad (Sookoian et al., 2007). Kuikka et al. (2001) encontraron que las mujeres obesas con trastorno por atracón presentan una reducción significativa de la unión de la 5-HT al transportador en comparación con mujeres obesas controles, lo que aporta evidencias para intervenciones farmacológicas en este trastorno (Camarena et al., 2004). Los inhibidores de recaptura de serotonina suprimen la ingesta de alimento, en tanto que los antagonistas tienen el efecto contrario; el transportador de serotonina es el sitio de acción de los inhibidores de la recaptura (Nicolini, 2010). Un estudio con 50 sujetos obesos y sus familiares (Camarena et al., 2002) reveló que entre las mujeres impulsivas se presenta una transmisión preferencial para el alelo L del gen del 5-HTT, desde los familiares heterocigotos. Por el contrario, no se encontró este efecto en hombres impulsivos obesos ni en mujeres obesas no impulsivas. En dicho estudio, se evaluó la presencia de impulsividad por medio de la Escala de Impulsividad de Plutchick (Páez et al., 1996; Plutchick y Van Praag, 1989); así se encontró que 65% de los sujetos obesos presentaban características de impulsividad. Resultados como el anterior indican que existen importantes diferencias de género para los trastornos de la alimentación: la obesidad extrema y la anorexia nervosa son más frecuentes en mujeres. Se ha sugerido que el estrógeno incrementa la expresión del transportador de serotonina, así como los sitios de unión (Camarena et al., 2004). Los gemelos monocigóticos (MZ) son personas que genéticamente son el mismo individuo debido a que derivan del mismo cigoto. Así como se plantea que los estudios en gemelos permiten potenciar las características genotípicas (Koskela et al., 2008), en la literatura se reporta que con frecuencia presentan muchas diferencias fenotípicas, incluso para patologías que se conoce que tienen una base genética clara o diferencias antropomórficas específicas (Hayakawa et al., 2006; Selmi et al., 2004). Una hipótesis que explica dichas diferencias cuando genéticamente se trata de la misma persona es la interacción entre el

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genoma y el medio ambiente o epigenética (Petronis, 2006; Singh, Murphy y O’Reilly 2002). Los factores ambientales se han asociado directamente con fenotipos de enfermedades dependientes de la epigenética, como el cáncer y enfermedades autoinmunes, gastrointestinales y psiquiátricas (Poulsen et al., 2007; Schumacher y Petronis, 2006). Desde el punto de vista de la conducta alimentaria, puede decirse que dado que los gemelos MZ comparten 100% de su genoma, las diferencias en su fenotipo (por ejemplo, IMC o perfil de conducta alimentaria) estarían dadas por factores epigenéticos. Asimismo, dichas diferencias se verían reflejadas en la expresión del transcrito del gen a nivel del ARN. El objetivo de este trabajo fue cuantificar la expresión del gen del transportador de serotonina y conocer su relación con el IMC y la conducta alimentaria en una muestra de gemelos MZ de la Ciudad de México.

Material y métodos Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética en Investigación de Grupo Médico Carracci (CEIGMC). Los participantes se seleccionaron entre los meses de julio de 2009 y agosto de 2010 en la Ciudad de México. Se incluyeron 18 parejas de gemelos monocigóticos (n=36 sujetos). Todos los sujetos fueron identificados e invitados a participar en el estudio después de obtener el consentimiento informado. Los voluntarios fueron entrevistados para obtener datos sociodemográficos y de estilo de vida de factores de riesgo (tabaquismo, alcoholismo, psicopatología), historia clínica, antecedentes familiares, peso y talla (IMC), y completaron el Cuestionario de Tres Factores de la Alimentación (Stunkard y Messick, 1985; Sánchez-Carracedo et al., 1999). Este instrumento permite determinar tres factores: restricción cognitiva (capacidad de inhibir la tendencia a comer), desinhibición (compulsividad para comer) y susceptibilidad (dominancia de la experiencia de hambre para empezar a comer). Adicionalmente se obtuvo una muestra de sangre periférica para el análisis genético.

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La edad promedio de los participantes fue de 28.47 años (± 7.78). Participaron 26 mujeres (81.25%) y 10 hombres (27.77%). Se obtuvo un valor delta entre los gemelos considerando el valor del IMC, de tal manera que el gemelo que tuvo mayor IMC se sobreexpresa en relación con el de menor IMC. Análisis genético. El análisis biológico se realizó por medio de RT-PCR cuantitativa. El ARN total fue extraído a partir de linfocitos usando reactivo TRIzol (Invitrogen®), de conformidad con las instrucciones del fabricante. La concentración de ARNm se valoró mediante fluorescencia marcada con RiboGreen (Quant-it RiboGrenn RNA Assay Kit, Invitrogen®). Los patrones de expresión de los genes seleccionados fueron validados con sondas taqman prediseñadas. Se utilizó el equipo ABI Prism 7000 Sequence sistema de detección (Perkin-Elmer Applied Biosystems@). Los primers y sondas de genes del 5-HTT y un control endógeno 18s ribosomal fueron diseñados por Perkin-Elmer Applied Biosystems®. Los datos del presente estudio se presentan como el cambio en la expresión de los genes diana en linfocitos de sangre periférica, normalizado con el gen endógeno (18s).

Resultados El promedio de IMC en la muestra fue de 24.13 (± 4.85). El 76.5% de la muestra presentó los alelos corto-largo (SL); los alelos corto-corto (SS) y largo-largo (LL) representaron el 13.8% cada uno de ellos. Cuantificación de la expresión del 5HTT. La relación entre la cuantificación de la expresión del 5-HTT y el IMC se determinó mediante una correlación de Pearson. Se obtuvo una correlación moderada (r=0.380, P=0.027). En la gráfica 1 se puede observar la dispersión de los datos de la correlación IMC-5HTT, donde se aprecia una tendencia positiva. Se dividió la muestra entre gemelos con delta en el IMC igual o mayor a 2, y menor a 2. Así se observó que las parejas de gemelos con menor diferencia en el IMC (n=10) presentaron un promedio de expresión de 5HTT de 13.44 (± 2.72),

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Gráfica 1. Dispersión para la correlación IMC-5HTT. 40.00

35.00

30.00 IMC

25.00

20.00

15.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

5-HTT Valor para el modelo lineal R2 = 0.145

mientras que las parejas de gemelos con mayores diferencias en el IMC (n=8) presentaron menor expresión del 5-HTT (promedio de 11.86 ± 3.79). Aunque estos valores no fueron estadísticamente significativos, muestras con mayor número de sujetos podrían indicar tendencias significativas. Al dividir la muestra en parejas de gemelos con menor diferencia (valor delta) en la expresión del 5-HTT (n=9), se encontró un promedio de IMC de 22.97 (± 4.19), mientras que parejas de gemelos con mayores diferencias en la expresión

del 5-HTT (n=8) mostraron un promedio de IMC de 26.32 (± 4.15). Sin embargo, estos valores no son estadísticamente significativos. En el cuadro 1 se puede observar que las dimensiones restricción cognitiva (capacidad de control) y susceptibilidad (a la sensación de hambre) del Cuestionario de Tres Factores de la Alimentación presentan una correlación significativa; la desinhibición presentó una tendencia marginal. En particular, la susceptibilidad presenta una correlación muy alta con el IMC.

Cuadro 1. Correlación entre los resultados del Cuestionario de Tres Factores de Alimentación y el IMC Promedio (D.E.)

IMC (Pearson)

Restricción cognitiva

11.30 (4.68)

r= 0.445 p= 0.014

Desinhibición

14.33 (5.49)

r= 0.356 p= 0.056

Susceptibilidad

5.20 (2.63)

r= 0.724 p= 0.000

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Discusión y Conclusiones El transportador de serotonina es uno de los principales moduladores del apetito (Bastarraceha et al., 2004); se encuentra estrechamente relacionado con el IMC (Erritzoe et al., 2010) y con la conducta alimenticia (Bulik et al., 2005). En el presente estudio se obtuvieron diversos resultados que pueden ser relevantes para el estudio con gemelos: 1. Se encontró una correlación positiva significativa entre la expresión de este transportador y el IMC, lo que coincide con lo reportado en la literatura (Erritzoe et al., 2010). Al igual que el estudio de Koskela et al. (2008) con una muestra de 16 parejas de gemelos, la relación entre el 5-HTT y el IMC es positiva. Es importante destacar que al igual que la muestra del estudio, el promedio del grupo no presenta obesidad (IMC promedio de 24.66), lo que sugiere la probabilidad de que la expresión de serotonina tenga un efecto de U invertida cuando el IMC se encuentre en valores de sobrepeso y sobre todo de obesidad. 2. El análisis de las diferencias (deltas) entre las parejas de gemelos mostró que el genotipo no predice la expresión del transportador de serotonina. Esto indica que, a pesar de compartir el mismo genotipo, los diversos factores epigenéticos son más importantes que el genotipo; otros autores coinciden con estas conclusiones (Koskela et al., 2008). 3. Aunque 47% de las parejas presentan diferencias importantes en el IMC (valor delta mayor a 2), no presentan diferencias significativas en la

expresión del transportador de serotonina, lo que indica que, a pesar de encontrarse una relación entre el 5-HTT y el IMC, esta relación no es suficiente para explicar el IMC. Esto indica que el IMC recibe influencia de diversos factores diferentes al genotipo de este gen (Bulik, 2005). 4. La relación entre la dimensión de susceptibilidad al hambre del TFQ y el IMC indican que los sujetos con mayores puntajes tenderían a presentar mayor IMC. Asimismo, la falta de capacidad para ejercer control (desinhibición para comer) también correlacionó de forma significativa con el IMC. Ambas dimensiones de la conducta alimentaria pueden ser de utilidad preventiva, así como susceptibles a programas cognitivo-conductuales para el tratamiento de la obesidad. Estos resultados sugieren que el ambiente y otros genes no estudiados en este trabajo pueden ser factores importantes para predecir el IMC (Hayakawa et al., 2006; Murphy et al., 2004), lo que destaca la importancia de considerar la obesidad y el sobrepeso como un fenotipo conductual. Los resultados coinciden con la literatura en la relación entre el transportador de serotonina, la conducta alimentaria y el IMC. Estos hallazgos preliminares representan campos de desarrollo para la investigación científica, en particular el involucrar las ciencias de la conducta en la investigación de este importante problema de salud pública que es la obesidad, así como en emplear este conocimiento en el diseño de programas de intervención clínica relevante para la población mexicana.

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Agradecimientos Los autores agradecen al Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal (ICYTDF) por el financiamiento otorgado a este proyecto (ICyTDF/282/2009).

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