Las moscas de la fruta obesas son los sujetos experimentales en un estudio de Nature Communications sobre las causas de la disminución de la función muscular debido a la obesidad. En los seres humanos, el músculo esquelético desempeña un papel crucial en el metabolismo, y la disfunción muscular debida a la obesidad humana puede provocar resistencia a la insulina y niveles reducidos de energía.

Curiosamente, los estudios en varios modelos animales han demostrado que la alimentación restringida en el tiempo, una intervención natural no farmacéutica, protege contra la obesidad, el envejecimiento y la alteración circadiana en tejidos periféricos como el músculo esquelético. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a esos beneficios no se conocían.

En moscas de la fruta, conocidas científicamente como Drosophila melanogaster, las Drosophila obesas que se someten a desafíos obesogénicos y se tratan con alimentación restringida en el tiempo han mostrado un mejor rendimiento muscular, reducción de la grasa intramuscular, niveles más bajos de fosfo-AKT y una reducción en el marcador de resistencia a la insulina. Los lípidos y triglicéridos intramiocelulares depositados dentro de las células del músculo esquelético pueden ser dañinos si no se agotan de manera rutinaria.

El estudio actual, dirigido por el investigador de la Universidad de Alabama en Birmingham, Girish Melkani, Ph.D. proporciona una base mecánica potencial para los beneficios mediados por la alimentación con restricción de tiempo. Melkani y sus colegas encontraron que la alimentación restringida en el tiempo inducía una regulación positiva en los genes relacionados con la producción y utilización de glicina, y una regulación negativa de una enzima clave involucrada en la síntesis de triglicéridos, en todas las condiciones de alimentación restringida en el tiempo.

Además, la alimentación restringida en el tiempo indujo una regulación al alza en los genes y aumentos en los metabolitos relacionados con el ciclo de las purinas en el modelo de obesidad de la mosca de la fruta con dieta rica en grasas, y condujo a una regulación al alza de los genes y aumentos en los metabolitos relacionados con la glucólisis, el metabolismo del glucógeno, la ciclo del ácido tricarboxílico y la cadena de transporte de electrones conectada por señalización de AMP quinasa, en un modelo genético de obesidad de mosca de la fruta mutado en esfingosina quinasa, o Sk2.

« La prevalencia de la obesidad sigue siendo un problema creciente en todo el mundo asociado con una atención de la salud y cargas económicas paralizantes », dijo Melkani, profesor asociado en la División de Patología Molecular y Celular del Departamento de Patología de la UAB. « La obesidad se asocia con varias comorbilidades, especialmente las dietas altas en calorías y la predisposición genética. Este estudio aclara los mecanismos potenciales detrás de las propiedades protectoras de la alimentación restringida en el tiempo contra la disfunción del músculo esquelético y el deterioro metabólico inducido por la obesidad ».

Los hallazgos pueden allanar el camino para futuros estudios de alimentación con restricción de tiempo en el músculo, proporcionando una forma natural y asequible de terapia alternativa para el manejo de patologías relacionadas con el metabolismo y la obesidad, dice Melkani.

Melkani también describió sus objetivos de investigación a largo plazo. « Estudios recientes de asociación de todo el genoma y enfoques de secuenciación de exones han identificado un vínculo de genes adicionales con la obesidad genética. La obesidad está fuertemente relacionada con la enfermedad cardiovascular y la demencia. Sin embargo, el vínculo mecanicista sigue sin comprenderse bien y se requieren intervenciones urgentes para mitigar estos trastornos..

« Nuestro enfoque mecánico, junto con intervenciones que incluyen alimentación restringida en el tiempo, será muy útil para abordar y tratar las disparidades de obesidad, enfermedades cardiovasculares y demencia que se observan en el Sur Profundo ».

La mosca de la fruta es un modelo susceptible de estudiar enfermedades metabólicas humanas. En el estudio actual, el modelo de obesidad de la mosca de la fruta con dieta rica en grasas tiene una dieta que se complementa con un 5 por ciento de aceite de coco, y se permite que las moscas de la fruta se alimenten las 24 horas del día. Las moscas de la fruta con alimentación restringida en el tiempo y dieta alta en grasas tienen acceso a la dieta alta en grasas solo 12 horas al día. El modelo de obesidad de la mosca Sk2 tiene una mutación en el gen Sk2, lo que conduce a una acumulación característica de ceramida, que está implicada como contribuyente a la obesidad.

Los métodos experimentales para el rendimiento muscular en el estudio actual incluyeron pruebas de vuelo en las que se liberan de 10 a 20 moscas de la fruta en una caja de plexiglás, y se mide la capacidad de cada mosca para volar hacia arriba, horizontalmente, hacia abajo o no volar en absoluto. Los métodos también incluyeron análisis citológicos de tejido muscular y cuerpos grasos del abdomen, análisis de expresión génica y medición de los niveles de glicina, ATP y metabolitos.

Los coprimeros autores del estudio, « La alimentación restringida en el tiempo promueve la función muscular a través del ciclo de purina y la señalización de AMPK en modelos de obesidad de Drosophila », son Christopher Livelo y Yiming Guo, estudiantes graduados en el Departamento de Patología de la UAB.

Los coautores con Melkani, Livelo y Guo son Farah Abou Daya y Vasanthi Rajasekaran, Departamento de Patología de la UAB; Shweta Varshney, Hiep D. Le y Satchidananda Panda, Instituto Salk de Estudios Biológicos, La Jolla, California; y Stephen Barnes, Departamento de Farmacología y Toxicología de la UAB.

El apoyo provino de las subvenciones AG065992 y AG068550 de los Institutos Nacionales de Salud, UAB Startup Funds 3123226 y 3123227, y subvenciones de Wu-Tsai Human Performance Alliance y Wu-Tsai Foundation.