Impacto aceptable de los alimentos hipercalóricos en la plasticidad neuronal (2017)

Resumen

La plasticidad neuronal es una característica intrínseca y esencial del sistema nervioso que permite a los animales "autoajustarse" para adaptarse a su entorno durante toda su vida. La plasticidad sináptica dependiente de la actividad en el sistema nervioso central es una forma de plasticidad neural que subyace al aprendizaje y la formación de la memoria, así como a las conductas desadaptativas de larga duración inducidas por el medio ambiente, como la adicción a las drogas y la ingesta excesiva de hipercalóricas sabrosas (PHc) comida. En las sociedades occidentales, la abundancia de alimentos PHc ha causado un aumento dramático en la incidencia de sobrepeso / obesidad y trastornos relacionados. A este respecto, se ha sugerido que el aumento de la adiposidad puede ser causado, al menos en parte, por cambios de comportamiento en los individuos afectados que son inducidos por el consumo crónico de alimentos con PHc; algunos autores incluso han llamado la atención sobre la similitud que existe entre una alimentación excesivamente indulgente y la adicción a las drogas. El uso indebido a largo plazo de ciertos componentes de la dieta también se ha relacionado con una mala adaptación neuroinmune crónica que puede predisponer a los individuos a condiciones neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. En este artículo de revisión, analizamos la evidencia reciente que muestra cómo el consumo de alimentos con PHc puede causar una plasticidad neural inadaptada que convierte los impulsos ingestivos a corto plazo en conductas compulsivas. También discutimos los mecanismos neuronales de cómo el consumo crónico de alimentos PHc puede alterar la función cerebral y conducir a deficiencias cognitivas, centrándose en prenatales, la infancia y la adolescencia como etapas de desarrollo neurológico vulnerables a los insultos ambientales en la dieta. Finalmente, delineamos una agenda social para aprovechar los ambientes obesogénicos permisivos.

Palabras clave: obesidad, sobrepeso, adiposidad, adicción a la comida, alimentación indulgente, hedonics, neuroinflamación, plasticidad neural

Introducción

Dada la abundancia y omnipresencia de los sabrosos alimentos hipercalóricos (PHc), el sobrepeso y la obesidad se han convertido en un fenotipo pandémico en una gran parte de la población mundial (). Por lo tanto, se justifica una mayor comprensión de las causas subyacentes de la obesidad para prevenir y tratar mejor este problema de salud global y en crecimiento.

El control homeostático a corto plazo de la ingesta de alimentos es esencial para la supervivencia de los animales. Además de esto, la modulación descendente de los circuitos homeostáticos, que incluyen la palatabilidad y los efectos de recompensa postprandiales, modulan la ingestión de alimentos y el comportamiento de búsqueda (Tulloch et al., ). Esos impulsos pueden apoyar y motivar estrategias y planificación de forrajeo a largo plazo. En las sociedades modernas, permisivas en calorías, en las que se requieren inversiones de energía más bajas para obtener alimentos PHc, esas capacidades instaladas, que una vez evolucionaron para hacer frente a la disponibilidad calórica incierta en el desierto y se adquirieron como caracteres adaptativos, ahora claramente se vuelven inadaptadas y no promueven la salud. La evidencia revisada aquí sugiere que el consumo de PHc en alimentos se refuerza a sí mismo y puede llevar a problemas de salud, incluyendo trastornos cognitivos y posiblemente enfermedades neurodegenerativas que producen una disminución en el bienestar general y la productividad. Pero, ¿cómo comer alimentos densamente calóricos puede modificar el cerebro y el comportamiento de manera tan drástica?

En este artículo de revisión, exploraremos el mecanismo de plasticidad del cerebro que contribuye a una sobrealimentación persistente y, por lo tanto, causa sobrepeso / obesidad, centrándose en la superposición del aprendizaje y la memoria, las conductas adictivas y la alimentación indulgente. También señalamos los períodos críticos de desarrollo neurológico para los insultos ambientales en la dieta. Los resúmenes gráficos se representan en las figuras Figuras1,1, , 22 y las definiciones de términos clave se pueden encontrar como glosario en la Tabla Table11.

Figura 1 y XNUMX 

El marco teórico como diagrama de Venn muestra las intersecciones del aprendizaje y la memoria, la adicción a las drogas y la alimentación indulgente (consulte el texto para obtener más detalles).
Figura 2 y XNUMX 

(A) Cuando el entorno obesogénico se superpone a periodos críticos de desarrollo neurológico, se puede esperar una mayor plasticidad neural inadaptada; lo que eventualmente podría llevar a una conducta ingestiva no controlada (adicción a la comida). Juego de comida recompensa y homeostático. ...
Tabla 1 

Glosario.

Plasticidad neural y conductas adictivas

Una de las propiedades más destacadas del sistema nervioso es su capacidad para modificar su estructura y función en respuesta a la experiencia, lo que permite el “autoajuste” ontogénico individual a conductores ambientales particulares. Se sabe que el fenómeno de la plasticidad neural subyace en el aprendizaje, la consolidación y el refinamiento de los comportamientos tanto adaptativos como inadaptados (Abbott y Nelson, ; Citri y Malenka, ; Sehgal et al. ). A nivel sináptico, las modificaciones dependientes de la actividad de la fuerza o eficacia de la transmisión sináptica dan forma a las propiedades de respuesta de los circuitos neuronales. La versatilidad y complejidad de los cálculos neuronales es posible gracias a una gran diversidad de mecanismos de plasticidad celular (Nelson y Turrigiano, ). Entre ellas se incluyen la plasticidad de tipo Hebbian, como la potenciación a largo plazo (LTP) y la depresión a largo plazo (LTD), así como el escalamiento sináptico homeostático y la metaplasticidad (Pérez-Otaño y Ehlers, ).

Algunos estudios han sugerido que el desarrollo de conductas adictivas comparte características comunes con los modelos de aprendizaje tradicionales (Figura (Figura 1; 1; Jones y Bonci, ). Por ejemplo, el bloqueo de los receptores N-metil-D-aspartato (NMDA), que bloquea de manera efectiva la LTP y la LTD en muchas regiones del cerebro (Malenka y Bear, ), también evita muchas adaptaciones de comportamiento normalmente asociadas con el refuerzo de fármacos, como la preferencia de lugar condicionado, la sensibilización de comportamiento y la autoadministración (Mameli y Lüscher, ). Además, la recaída causada por la exposición a señales asociadas con la experiencia de la droga es un problema clínico importante que contribuye a la persistencia de la adicción, y se cree que sus mecanismos subyacentes dependen, al menos en parte, del fenómeno de finalización del patrón en la región CA3 del hipocampo. que es un sello de recuperación de memoria contextual (Kauer y Malenka, ; Kesner et al. ). Por otro lado, se ha observado la expresión de la superficie de los receptores α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropiónico (AMPA) en el núcleo accumbens (NAcc) con la aparición de adicciones (Sun y Lobo, ; Tang y Dani, ; Reimers et al. ). Además, una sola administración de cocaína induce metaplasticidad en el área tegmental ventral (VTA) a través del aumento de los receptores AMPA sinápticos sin GluA2, así como también de los receptores de NMDA que contienen NR2B, lo que contribuye a la sensibilización ante una mayor exposición, así como posiblemente un umbral más bajo. eventos de plasticidad en la vía VTA-NAcc (Creed y Lüscher, ). Más controvertida, sin embargo, es la idea de que los humanos pueden desarrollar "dependencia alimentaria" a través del aprendizaje y la formación de hábitos, y que la obesidad puede verse, al menos en algunos casos, como una manifestación clínica de "adicción a los alimentos" (Volkow y Wise , ; Blumenthal y oro, ; Volkow et al. ; García-García et al., ; Carlier et al. ). A pesar de que los alimentos, a diferencia de las drogas de abuso, son necesarios para la supervivencia de un organismo, la dependencia de los alimentos con PHc en humanos y modelos animales comparte características con la adicción a las drogas (Figura (Figura 1) .1). Estos incluyen la activación del sistema dopaminérgico mesolímbico (Blackburn et al., ; Hernández y Hoebel, ), la activación de estructuras cerebrales similares (Robinson et al., ), así como una sintomatología superpuesta como la aparición de tolerancia, comportamientos compulsivos (Johnson y Kenny, ; Rossetti et al. ) y síntomas de abstinencia en relación con los alimentos con PHc que se han observado sistemáticamente en individuos obesos (Iemolo et al., ; García-García et al., ). En este sentido, hay muchas similitudes entre el comportamiento alimentario de algunas personas obesas y los criterios de diagnóstico para la dependencia de sustancias de la Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales (DSM -IV, -5). Por ejemplo, ambos patrones de comportamiento muestran signos de: tolerancia; retirada; sustancias tomadas en cantidades mayores o por más tiempo del previsto; esfuerzos infructuosos para controlar el uso; una gran cantidad de tiempo dedicado a obtener, usar o recuperarse del uso de la sustancia; un abandono de las actividades sociales, ocupacionales o recreativas; y uso continuo a pesar de un problema físico o psicológico recurrente causado o exacerbado por la sustancia (Davis et al., ). Siguiendo este razonamiento y con el objetivo de desarrollar una herramienta confiable para diagnosticar la adicción a los alimentos, los criterios del DSM-IV para la dependencia de sustancias se han adaptado para crear el Yale Food Addiction Scale (YFAS, Gearhardt et al., , ).

Además, es importante reconocer que los ingredientes purificados y concentrados utilizados para producir alimentos PHc se asemejan a la producción de drogas adictivas que refinan la cocaína de la hoja de coca o la heroína de las amapolas (Ifland et al., ). Todavía hay un debate científico y no se ha alcanzado un consenso sobre la magnitud etiológica de la adicción a los alimentos para explicar la obesidad (Carter et al., ), sin embargo, ya está claro que, en particular, los alimentos con PHc, como las drogas adictivas, pueden producir cambios poderosos en los circuitos de recompensa del cerebro para los cuales no evolucionamos, lo que lleva al consumo excesivo y al aumento de peso. Apoyando este punto de vista, la evidencia reciente indica que el efecto adictivo de los alimentos, en cuanto a las drogas, puede depender de la velocidad de su absorción y metabolismo; los alimentos que se consideran más adictivos se digieren y absorben rápidamente (Schulte et al., ; Criscitelli y Avena, ) y también son altamente gratificantes ya que comentaremos en la siguiente sección.

Ingesta de nutrientes modulada por recompensa

Además de los circuitos homeostáticos que subyacen a la alimentación (revisado en Morton et al., ), la ingesta de alimentos está fuertemente regulada por señales hedónicas o basadas en la recompensa, que a menudo pueden anular las vías homeostáticas durante los períodos de abundancia relativa de energía al aumentar el deseo de consumir alimentos sabrosos (Lutter y Nestler, ). La presentación de alimentos sabrosos induce la liberación potente de dopamina en el NAcc, originada en la proyección VTA, lo que contribuye al valor motivacional y gratificante de los alimentos (Figura (Figura 2B) .2B). De manera crucial, la activación de esta vía durante las comidas está relacionada con la pérdida de control sobre la ingesta de alimentos en algunos individuos (Stoeckel et al., ).

El componente hedónico de la ingesta de alimentos se puede dividir aún más en palatabilidad y recompensa postprandial. El subcomponente de palatabilidad puede inferirse ya que los mamíferos tienen una preferencia innata por las soluciones de sabor dulce sobre las amargas, independientemente de su contenido calórico, y las ratas aprenden a preferir una solución endulzada con sacarina sobre el agua una vez que se reconoce que es segura (Bermúdez-Rattoni, ; Yarmolinsky et al. ; Drewnowski y otros, ). El consumo de sucralosa, un edulcorante artificial no calórico, induce aumentos en la liberación de dopamina NAcc a niveles comparables a la sacarosa (de Araujo et al., ). Sin embargo, la palatabilidad del sabor por sí sola, independientemente de sus propiedades nutritivas, no logra obtener el efecto gratificante completo de una "buena comida", cuya integración depende de la suma de "capas de recompensa" multisensoriales relativamente independientes, que incluyen no solo la amabilidad del gusto y el post. -recompensa patrial, pero también señales visuales y olfativas anticipatorias (de Araujo, ).

Se piensa que la percepción de la recompensa postprandial desempeña un papel central en la modulación de los hábitos alimenticios (Antoni et al., ). De hecho, la evidencia reciente ha demostrado que los roedores pueden aprender a identificar los alimentos como gratificantes basándose únicamente en su contenido calórico, independientemente de su sabor. Por ejemplo, agepmic trpm5.- / - los ratones, aunque inicialmente no distinguen entre el agua y una solución de sacarosa, luego desarrollan una preferencia por la sacarosa que es indistinguible de la de los de tipo salvaje (de Araujo et al., ; Simon et al. ; Domingos et al. ). Se piensa que están involucradas señales pre y postabsortivas del intestino que podrían alterar la actividad dopaminérgica y, por lo tanto, explicar el valor gratificante independiente del sabor del azúcar (de Araujo et al., ). De hecho, evidencia reciente ha demostrado que la hormona leptina interfirió con la capacidad de la sacarosa para producir el disparo de neuronas dopaminérgicas independientes del sabor. A la inversa, otras evidencias sugieren que, además de sus efectos orexigénicos bien establecidos, la grelina del péptido intestinal puede desempeñar un papel en el procesamiento de la recompensa postprandial (Müller et al., ; Reichelt et al. ).

PHc Consumo Alimentario y Plasticidad Neural

El procesamiento postprandial de recompensa en el consumo de alimentos implica el flujo de salida de dopamina en el cuerpo estriado dorsal (de Araujo et al., ). En roedores, esta región contiene distintos circuitos neuronales que están involucrados en el comportamiento dirigido hacia el objetivo, en el caso del estriado dorsomedial, mientras que en el comportamiento basado en el hábito, en el caso del estriado dorsolateral (Figura (Figura 2B) .2B). Se cree que el desequilibrio en estos sistemas de acción-control subyace en una amplia gama de trastornos neuropsiquiátricos (Balleine y O'Doherty, ). De hecho, existe una amplia superposición entre los circuitos neuronales activados por los alimentos PHc y las drogas de abuso (Kenny, ). En los últimos años, se han desplegado esfuerzos para revelar si la obesidad y la adicción a las drogas comparten algunos mecanismos comunes, por ejemplo, en la modificación a largo plazo de la conducta de búsqueda de recompensas (Benton y Young, ). En este sentido, una pregunta crucial es preguntar si la exposición a los alimentos con PHc puede producir cambios plásticos a largo plazo en el circuito neural subyacente en el comportamiento dirigido hacia el objetivo y basado en el hábito. Si los alimentos con PHc causan algún tipo de adicción, se espera un cambio hacia el comportamiento basado en el hábito. Este problema fue abordado recientemente por un grupo de investigadores que expusieron a las ratas a un acceso restringido a la leche condensada azucarada (es decir, alimentos PHc) durante las semanas 5 y luego midieron su sensibilidad a la devaluación de los resultados (Furlong et al., ). En este caso, la tarea de la devaluación de resultados hace uso de un paradigma de aprendizaje instrumental en el que los animales aprenden a presionar con palanca para obtener una recompensa de alimentos; una vez que la tarea está bien aprendida, el resultado (la pastilla de alimentos) se devalúa permitiendo el libre acceso a la misma o combinándola con una consecuencia aversiva como el malestar gástrico; por lo tanto, se espera que la presión sobre la palanca disminuya en los animales utilizando una estrategia dirigida por objetivos. Cuando la tarea se realizó a través de una estrategia basada en el hábito, la devaluación del resultado no afectará la respuesta operante, como presionar una palanca. Curiosamente, observaron que los animales con exposición previa a alimentos con PHc mostraron una mayor persistencia en el presionado de palanca en comparación con los controles, lo que sugiere que esos animales habían adquirido una estrategia basada en el hábito. También mostraron una activación mejorada del cuerpo estriado dorsolateral, una región involucrada en el comportamiento habitual. Por consiguiente, el antagonismo de los receptores AMPA o dopamina (D) 1 en el cuerpo estriado dorsolateral rescató el comportamiento al nivel de los controles. Por lo tanto, estos resultados muestran que un historial de consumo de alimentos PHc puede facilitar un cambio hacia el control de comportamiento de tipo habitual (Furlong et al., ). Es importante destacar que recientemente se ha demostrado que la sensibilidad conductual a la devaluación del resultado también se ve comprometida en hombres jóvenes obesos (Horstmann et al., ). Un estudio que modeló alimentos con PHc en ratas mostró que la exposición a la dieta alta en grasas (HFD) desde el destete hasta la edad adulta redujo el rendimiento instrumental y disminuyó la sensibilidad a la devaluación del resultado, lo que sugiere una motivación deficiente, un aumento del comportamiento habitual o ambos (Tantot et al., ). Es importante destacar que estas deficiencias de comportamiento se podrían eliminar mediante la capacitación de adultos con una tarea que refuerza el comportamiento dirigido hacia el objetivo (Tantot et al., ).

El consumo crónico de alimentos con PHc, como es el caso de las drogas de abuso, puede llevar a modificaciones a largo plazo en los circuitos cerebrales involucrados en el comportamiento de búsqueda de recompensas (Kenny, ; Volkow et al. ). Pero la ingesta de alimentos, como mencionamos, es un comportamiento complejo que involucra muchas “capas” de recompensas multisensoriales. Entonces, ¿qué característica de los alimentos con PHc es más probable que cause cambios en los circuitos del cerebro y, en última instancia, en el comportamiento? Para abordar este problema, un estudio reciente evaluó si las modificaciones neuronales observadas después del consumo sostenido de PHc se correlacionaban con el valor hedónico de los alimentos, o con su contenido calórico (Guegan et al., ). Para esto, entrenaron ratones para presionar con palanca para obtener recompensas de comida que eran chow normal, hipercalórica o comida isocalórica palatable y analizaron la morfología de la columna dendrítica. Además, compararon la persistencia del comportamiento de búsqueda de alimentos en los tres grupos de ratones una vez que se alivió la restricción de alimentos. Curiosamente, los ratones entrenados para obtener alimentos sabrosos isocalóricos mostraron una mayor persistencia de presionar las palancas que los otros dos grupos, mientras tenían acceso a los alimentos. ad libitum. Además, la prensa de palanca no recompensada también fue mayor en los ratones que se presentaron con alimentos isocalóricos sabrosos, lo que sugiere que esta dieta también promovió un comportamiento impulsivo. Es importante destacar que este cambio de comportamiento no se observó en los ratones KO para el receptor de cannabinoides tipo 1 (CB1- / -), sugiriendo un papel para estos receptores endocannabinoides en la búsqueda impulsiva de alimentos. Al examinar la morfología dendrítica en los tres grupos, los autores observaron que la densidad de la columna dendrítica aumentó en la corteza prefrontal medial (PFC) y la cáscara de NAcc, regiones asociadas con el comportamiento adictivo, en el grupo de alimentos isocalóricos sabrosos, en comparación con los ratones que comían alimentos hipercoróricos. o chow normal. Consistentemente, este fenómeno también demostró ser dependiente de los receptores CB1 (Guegan et al., ). Sin embargo, el grado en que los mecanismos de plasticidad neuronal impulsados ​​por la recompensa postprandial interactúan con aquellos relacionados con la gratitud aprendida de la percepción del gusto aún no se ha establecido. Es interesante notar, mientras tanto, que los tratamientos quirúrgicos que han demostrado tratar de manera efectiva la obesidad en humanos (p. Ej., Cirugía de bypass) pueden reducir efectivamente el apetito dulce al interferir con la liberación de dopamina estriatal posprandial, como se evidencia en un estudio con roedores (Han et al. Alabama., ). Adicionalmente, Roux-en-Y Se demostró que la cirugía de bypass gástrico en ratas altera la actividad neuronal en las regiones del cerebro relacionadas con la percepción del sabor y la recompensa (Thanos et al., ).

Como hemos revisado, ciertos factores ambientales y patrones de comportamiento pueden conducir a la "adicción a los alimentos" y, en última instancia, a la obesidad. Además, ciertas líneas de evidencia sugieren que algunos grupos de genes pueden predisponer a los individuos tanto a la obesidad inducida por la dieta (DIO) como a la inflamación cerebral (Heber y Carpenter, ). Por lo tanto, ciertas personas pueden estar genéticamente predispuestas a absorber grasas de manera más eficiente. Además, recientemente se demostró que la exposición a DIO por HFD depende de la neurotensina, un neuropéptido con interacciones dopaminérgicas significativas, y los estudios longitudinales en humanos han demostrado que el nivel plasmático de pro-neurotensina es un predictor confiable para el eventual desarrollo de la obesidad (Li et al. , ). A pesar de que tal visión hereditaria de la obesidad puede restarle importancia al comportamiento y el control dietético sobre la obesidad, destaca claramente el hecho de que un estilo de vida sedentario y una dieta occidental están en desacuerdo con nuestra capacidad evolutiva para absorber las grasas de manera óptima (Bellisari, ). Además, señala estrategias farmacológicas claras que pueden usarse además de los cambios en el estilo de vida y la dieta.

Consecuencias cognitivas de la exposición a alimentos con PHc y aumento de la adiposidad

Se ha informado que los alimentos con PHc que conducen a la obesidad están relacionados con una capacidad reducida para expresar la plasticidad sináptica en ciertas áreas del cerebro relacionadas con la cognición (Dingess et al., ; Klein et al. ; Tran et al. ). Por ejemplo, el consumo crónico de HFD interrumpe las cascadas intracelulares implicadas en la plasticidad sináptica y la señalización de la insulina / homeostasis de la glucosa (Dutheil et al., ) y afecta los niveles de proteínas relacionadas con la plasticidad neuronal (Cai et al., ). El desequilibrio nutricional desencadenado por esta dieta eventualmente impacta las vías neurales del glutamato, al regular los transportadores del glutamato glial (GLT-1 y GLAST), al disminuir las enzimas que degradan el glutamato, disminuir la transmisión sináptica basal y obstaculizar la LTDDA inducida por NMDA (Valladolid-Acebes et al., ).

Consistentemente, los factores dietéticos obesogénicos, como los carbohidratos simples y los ácidos grasos saturados, se han relacionado con problemas de memoria y disfunción del hipocampo (Kanoski, ; Sobesky et al. ) y la evidencia sugiere que el cerebro puede ser particularmente vulnerable a las dietas obesógenas durante los períodos de desarrollo neurológico sensibles, como las etapas prenatal, de la infancia y la adolescencia (Figura (Figura 2A; 2A; Valladolid-Acebes et al., ; Noble y Kanoski, ; Reichelt, ). En roedores, la evidencia muestra que la exposición a HFD afecta la memoria de una variedad de pruebas de comportamiento, tales como el laberinto de agua de Morris, el laberinto de Barnes, el laberinto de brazos radiales, el laberinto de Y y el reconocimiento de objetos novedosos (Cordner y Tamashiro, ). Curiosamente, mientras que la evidencia abundante muestra que la HFD afecta la memoria a largo plazo y la flexibilidad cognitiva en las tareas de aprendizaje espacial (que dependen principalmente de la integridad del hipocampo), algunos procesos de aprendizaje, como aquellos que incluyen un componente ansiogénico o aversivo (dependiente de la amígdala), pueden ser Mejorado por tales dietas (Figura (Figura 2B) .2B). Por ejemplo, un estudio reciente encontró una mayor memoria emocional y plasticidad de la amígdala en ratas expuestas a HFD desde el destete hasta la edad adulta, a través de un mecanismo que depende de los receptores de glucocorticoides en la amígdala (Boitard et al., ).

Los estudios en humanos han demostrado que el consumo de HFD, la obesidad y el síndrome metabólico se asocian con un bajo rendimiento cognitivo en los niños (Bauer et al., ; Martin et al. ) y adultos (Singh-Manoux et al., ; Papachristou et al. ; Lehtisalo et al. ; Yao et al. ), y aumenta el riesgo de desarrollo de demencia (Francis y Stevenson, ; Freeman et al. ). La ingesta de un HFD que incluye principalmente ácidos grasos saturados y omega-6 se asocia con un peor desempeño en tareas cognitivas (Kalmijn et al., ) y con mayor riesgo de enfermedad de Alzheimer (Kalmijn et al., ; Luchsinger et al. ) hipertensión y diabetes (Fowler, ). En este sentido, se ha demostrado que la restricción calórica revierte parcialmente los efectos de la HFD (Murphy et al., ). Las personas que se adhirieron a la dieta antihipertensiva combinada con la restricción calórica y el ejercicio muestran mejoras significativas tanto en el aprendizaje de la memoria de la función ejecutiva como en la velocidad psicomotora cuando se evalúan a los meses 4 después de la intervención (Smith et al., ). Curiosamente, hay pruebas sólidas que sugieren que la restricción dietética en primates no humanos adultos tiene efectos beneficiosos en la preservación del rendimiento cognitivo durante el envejecimiento (Colman et al., ; Mattison et al. ). Además, un metaanálisis reciente sugirió que la cirugía bariátrica generalmente está seguida de funciones cognitivas mejoradas en pacientes humanos (Handley et al., ), aunque también se debe advertir que bajo ciertas circunstancias, también pueden ocurrir complicaciones neuropsiquiátricas, como un mayor riesgo de suicidio después de este tratamiento quirúrgico (Peterhänsel et al., ; Yen et al. ).

Una nueva investigación con modelos animales ha comenzado a arrojar luz sobre los mecanismos neuroinflamatorios que pueden subyacer a los trastornos cognitivos observados en individuos obesos (Castanon et al., ). Por ejemplo, evidencia reciente en ratas mostró que el trasplante de grasa produjo una activación microglial en el hipocampo, mientras que la lipectomía tuvo efectos opuestos. Los autores continuaron demostrando que la citoquina interleucina (IL) -1 se correlacionó positivamente con los niveles de adiposidad y deterioro cognitivo, y el antagonismo del receptor IL-1 rescató los déficits cognitivos observados en estos animales (Erion et al., ; Sobesky et al. ). Además, recientemente se demostró que la exposición a HFD provoca una disminución en la densidad de la columna dendrítica del hipocampo, así como también déficits de plasticidad sináptica debidos a la extracción sináptica por microglia, que podría revertirse con la suspensión de la dieta (Hao et al., ).

Prevención y Periodos Sensibles a Insultos Ambientales Nutricionales.

Como es el caso de muchas otras enfermedades, parece que hay períodos críticos para el desarrollo de la obesidad. Los primeros estudios establecieron que la gestación, el período entre 5 y 7 años de edad, y la adolescencia son críticos para el riesgo de desarrollar obesidad a largo plazo (Dietz, ), aunque un estudio longitudinal más reciente sugirió que la obesidad infantil es en sí misma altamente dependiente de la dieta de la madre durante el embarazo (Glavin et al., ). Los estudios en ratas mostraron que la descendencia de las madres alimentadas con HFD tenía una mayor concentración de leptina e intolerancia a la glucosa junto con un aumento de la adiposidad (Tamashiro et al., ). De manera similar, en los ratones, la descendencia de las madres alimentadas con HFD muestra una preferencia notablemente mayor por la sacarosa y la solución de edulcorante no calórico cuando se analiza como adultos. Curiosamente, estos ratones también muestran una mayor sensibilidad a la cocaína y la anfetamina, así como a la reducción de los niveles basales de dopamina en el estriado y el VTA, lo cual es consistente con una mayor motivación para obtener recompensas de alimentos (Peleg-Raibstein et al., ).

En el nivel de desarrollo neurológico, la adolescencia se caracteriza por una extensa poda sináptica dependiente de la experiencia (Petanjek et al., ), así como los cambios en la gliogénesis y la mielinización (Campos, ; Barbarich-Marsteller et al. ; Estes y McAllister, ). Además, recientemente se sugirió que la permeabilidad de la barrera hematoencefálica puede aumentar por la exposición a la HFD (Kanoski et al., ; Hsu y Kanoski, ) y se modula diferencialmente durante la adolescencia (Brenhouse y Schwarz, ). Algunas regiones, como el PFC, que madura hasta la edad adulta temprana, se someten a una extensa remodelación y plasticidad funcional durante este período (Reichelt, ). En los últimos años, la adolescencia también se ha establecido como un período crítico para el desarrollo de la obesidad y los trastornos cognitivos relacionados con la obesidad, ya que algunos de los mecanismos neurales subyacentes están empezando a dilucidarse (Labouesse et al., ; Reichelt, ). En una serie de experimentos, los ratones fueron alimentados con HFD durante la adolescencia y luego se probaron en una nueva memoria de reconocimiento de ubicación, una tarea que depende en gran medida de la función adecuada del hipocampo y que es particularmente sensible a las manipulaciones en el CA1 dorsal (Assini et al., ; Vogel-Ciernia y Madera, ). Cuando se probaron como adultos, estos ratones fueron menos eficientes que sus homólogos de control en esta tarea y esta diferencia fue observable incluso después de cambiarse a restricción de alimentos durante un período de 5-semana. En contraste, el mismo tratamiento para la HFD no tuvo efecto cuando se administró durante la edad adulta. Curiosamente, este deterioro en la memoria espacial fue acompañado por un aumento de la molécula de adhesión de células neurales (NCAM, también conocida como CD56) y un aumento de la densidad de la columna dendrítica en la región CA1 del hipocampo (Valladolid-Acebes et al., ). Más recientemente, también se demostró que la exposición a la HFD en adolescentes altera los niveles de la matriz de glicoproteína extracelular y altera el LTD en las sinapsis de PFC (Labouesse et al., ). También se ha observado una disminución de la neurogénesis y la flexibilidad del comportamiento en tareas dependientes del hipocampo en ratones expuestos a HFD durante la adolescencia (Boitard et al., ). Respaldando la idea de que los alimentos con PHc conducen a deficiencias cognitivas, en particular durante períodos vulnerables, se ha informado de que también se demostró que una HFD suplementada con 10% de sacarosa produce deficiencias de aprendizaje y memoria en ratones juveniles (Xu et al., ). Más recientemente, un estudio demostró que las ratas alimentadas con la llamada dieta occidental (es decir, alimentos con PHc) durante la adolescencia tuvieron una respuesta al estrés postraumático cuando eran adultos. El estudio también mostró una disminución significativa en los volúmenes del hipocampo así como en los ventrículos laterales agrandados en estos animales (Kalyan-Masih et al., ). Es importante destacar que un estudio prometedor mostró que al suprimir la exposición a la HFD durante la edad adulta, el deterioro neurocognitivo parece restablecerse en ratas incluso cuando estuvieron expuestas crónicamente a esta dieta durante la adolescencia (Boitard et al., ).

Perspectivas, viviendo y aprovechando ambientes permisivos obesogénicos

En conjunto, estos datos proporcionan una justificación para los efectos beneficiosos particulares de las intervenciones educativas / psicosociales tempranas, así como una campaña más agresiva para advertir los efectos del consumo de alimentos con PHc dirigidos a períodos de desarrollo neurológico sensibles; Es decir, embarazo, niñez y adolescencia. Por ejemplo, recientemente se demostró que cuando se presenta una nutrición saludable como opciones que son coherentes con los valores de los adolescentes (como la independencia de los padres u otras figuras de autoridad y libertad de la influencia de la publicidad masiva de compañías gigantes de comida chatarra), estudiantes de ocho grados de EE. UU. eran más propensos a atenerse a una dieta saludable (Bryan et al., ). Además, también se demostró que los incentivos monetarios negativos directos modulan la elección del consumidor mediante impuestos. Por ejemplo, en un movimiento audaz que intenta controlar la alta prevalencia extrema de sobrepeso / obesidad, y considerando que las bebidas calóricas son fuentes importantes de energía entre niños y adultos (Stern et al., ), el gobierno mexicano anunció la implementación de un impuesto de 10% sobre las bebidas endulzadas con azúcar, así como sobre alimentos no esenciales con alta densidad calórica, a partir de enero 2014. De hecho, un análisis reciente confirmó que para diciembre de 2014, las ventas ya habían descendido en 12% y los datos sugerían que los consumidores mexicanos estaban cambiando a alternativas más baratas y más saludables (Colchero et al., ).

Para aumentar las ventas, los alimentos industrializados mejoran las propiedades de recompensa al manipular la sal, el azúcar, las grasas, los sabores y otros aditivos alimentarios para hacer que dichos alimentos se parezcan más a productos adictivos (Cocores y Oro, ; Gearhardt y otros, ; Carter et al. ). Por otro lado, la regulación mínima de las agencias gubernamentales de salud limita la industria alimentaria y hasta el momento no hay una advertencia pública sobre la posible adicción y los problemas de salud del consumo de alimentos de PHc. En este sentido, al igual que con otras sustancias adictivas como la nicotina o el alcohol, el apoyo social adicional podría alentar a los organismos encargados de la formulación de políticas a: (a) comenzar a advertir sobre la posible adicción a los alimentos con PHc; (b) para regular el consumo de alimentos con PHc para niños, como el primer paso para modular el acceso de adultos a alimentos adictivos (Carter et al., ); (c) fomentar la investigación adicional para definir las propiedades adictivas de los diferentes ingredientes / aditivos alimentarios refinados, así como su mezcla; y (d) empoderar a los consumidores proporcionando información de salud clara y directa en las etiquetas de los alimentos, así como en campañas publicitarias.

En resumen, pruebas clínicas y experimentales recientes pero indudables han documentado los efectos perjudiciales para la salud del ambiente obesógeno permisivo que enfrentan la mayoría de los países occidentales, como hemos revisado aquí, que evidentemente ahora se extiende a la salud mental debido a la desregulación en la plasticidad neuronal (Figura (Figura 2A) .2A). Está claro que nuestra fisiología humana no evolucionó para enfrentar los desafíos constantes y ubicuos impuestos por los ambientes obesogénicos, lo que resultó en una pandemia de sobrepeso / obesidad (OMS, ) que está desafiando a los sistemas de salud al imponer cargas económicas sin precedentes (OCDE, ). Por lo tanto, es urgente y necesario desarrollar agendas sociales integrales, duraderas y multidimensionales para controlar y revertir los entornos obesogénicos al: (a) capacitar a los ciudadanos para tomar decisiones basadas en el conocimiento y convertirse en consumidores responsables; (b) proteger a los consumidores en etapas vulnerables (es decir, mujeres embarazadas, niños y adolescentes) ya sea mediante impuestos, regulaciones o prohibiciones (OMS, ); y por último, pero no menos importante, (c) promover el crecimiento económico basado en alternativas alimentarias saludables basadas en la innovación.

Contribuciones de autor

Todos los autores enumerados han realizado una contribución sustancial, directa e intelectual al trabajo y lo han aprobado para su publicación. En particular: J-PM, LFR-D, GP-L, SD-C, GF, CP-C y KG-R realizaron revisión de la literatura. J-PM, GP-L, SD-C y CP-C escribieron el manuscrito. GP-L diseñó las figuras.

Declaracion de conflicto de interes

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue apoyado por el Consejo Mexicano de Ciencia y Tecnología (CONACYT) que otorga los números 273553 y 255399 a GP-L, Dirección General de Asuntos del Personal Académico- Universidad Nacional Autónoma de México (DGAPA-UNAM) IN-203616-2 a SD -C y la Asociación Nacional de Investigación y Tecnología (ANR-15-CE17-0013 OBETEEN) para GF. Este trabajo fue parcialmente financiado por los fondos de investigación y movilidad de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) para GP-L y beca postdoctoral para J-PM. El CONACYT, el fondo DAAD-PROALMEX No. 267761 brindó apoyo financiero adicional a GP-L y el Fondo de Investigación Científica y Tecnológica del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de México (COMECYT) al GP-L.

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