Nuevos conocimientos sobre cómo la serotonina regula el comportamiento

Las tasas de ansiedad y depresión han estado aumentando en todo el mundo durante décadas, una tendencia que se ha visto exacerbada por la pandemia de COVID-19. Una nueva investigación dirigida por Frank Schroeder del Instituto Boyce Thompson podría conducir en última instancia a nuevas terapias para ayudar a aliviar esta carga de salud mental global.

Descubierto por primera vez en la década de 1930, la serotonina es un neurotransmisor producido en muchos animales que interviene en innumerables comportamientos, como la alimentación, el sueño, el estado de ánimo y la cognición. Los medicamentos que alteran los niveles de serotonina son el arma principal para tratar condiciones psicológicas como la ansiedad y la depresión, así como los trastornos alimentarios.

Como modelo simple para la investigación neurobiológica, el gusano redondo microscópico Caenorhabditis elegans se ha utilizado ampliamente para estudiar el papel de la serotonina en la regulación del comportamiento y la ingesta de alimentos. Durante muchos años, los investigadores pensaron que la serotonina se producía en C. elegans mediante una ruta molecular específica y que la serotonina se degradaba rápidamente. El equipo de Schroeder y sus colegas de la Universidad de Columbia ahora demostraron que ambas suposiciones no eran del todo correctas.

«Descubrimos una segunda vía biosintética paralela que representa aproximadamente la mitad de la serotonina total producida en nuestro sistema modelo», dijo Schroeder.

Los hallazgos se describen en un artículo publicado en naturaleza química biología el 10 de octubre.

El trabajo comenzó hace unos tres años, cuando los investigadores descubrieron inesperadamente una enzima que convierte la serotonina en compuestos derivados.

«La mayoría de la gente en el campo pensó que la serotonina se produce y luego se descompone rápidamente, pero descubrimos que, en cambio, se usa como componente básico para otros compuestos que son responsables de parte de la actividad de la serotonina», explicó Schroeder. «Entonces, decidimos comenzar desde el principio y ver cómo se produce la serotonina, y una vez que se produce, cómo se convierte en estas nuevas moléculas».

Jingfang Yu, estudiante de posgrado en el laboratorio de Schroeder y primer autor del artículo, demostró además que los nuevos derivados de la serotonina afectan el comportamiento alimentario.

«Cuando los gusanos carecen de serotonina endógena, tienden a moverse rápidamente a través del césped de alimento bacteriano en una placa de agar, y giran con poca frecuencia para explorar el alimento», dijo Yu. «Descubrimos que este comportamiento puede aliviarse al tratar a los gusanos con derivados de la serotonina, lo que sugiere que estos compuestos recién identificados contribuyen a los efectos previamente atribuidos a la serotonina».

El gusano C. elegans es un excelente modelo para estudiar la serotonina porque las vías de señalización molecular del compuesto están muy conservadas en todas las especies, incluidos los humanos. Por ejemplo, los investigadores demostraron que en C. elegans una gran parte de la serotonina se produce en el intestino, lo que también ocurre en los humanos.

Schroeder dijo que hay indicios de que la serotonina humana se convierte en metabolitos similares a los identificados en C. elegans.

«Esta investigación abre la puerta a muchas más vías de investigación en humanos», dijo Schroeder, quien también es profesor en el Departamento de Química y Biología Química en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Cornell.

«¿Son importantes los metabolitos análogos en los humanos? ¿Cuál es el papel de una vía de fabricación frente a la otra? ¿Cómo son importantes estas vías de fabricación y metabolitos para los comportamientos humanos, como la salud mental y los comportamientos de alimentación?» preguntó.

Los investigadores actualmente están explorando cómo los nuevos derivados de la serotonina afectan el comportamiento en C. elegans y si existen metabolitos de serotonina similares en humanos.