Base molecular de la memoria

En el siglo XX mucho se elucubró en psicología, ignorando la base física de los procesos mentales. En la actualidad ya se pueden establecer los mecanismos moleculares donde antes predominaban teorías sin base científica alguna. Detengámonos en un proceso concreto: el almacenamiento de un recuerdo consiste en convertir una comunicación débil entre dos neuronas en una comunicación reforzada y permanente. Nada más, nada menos. Potenciación a largo plazo LTP, se llama el mecanismo que vamos a comentar.
Enfoquemos nuestra atención en dos neuronas. El proceso empieza con un impulso nervioso -una señal eléctrica- que viaja por la primera neurona; al llegar a la terminal de la neurona, la señal provoca la liberación de una molécula, el glutamato, al espacio entre ambas neuronas. En la segunda neurona, el glutamato encuentra dos tipos de receptores, que activa: los AMPA, canales que se abren para que entren iones sodio, generan una leve respuesta eléctrica, y los NMDA, canales bloqueados por iones magnesio, que sólo son expulsados después de la activación de los AMPA. Cuando se activa el receptor NMDA, después de ser desbloqueado, se abre el canal por el que entran iones calcio en la segunda neurona; calcio que activa enzimas que pegan más receptores AMPA a la membrana; como resultado, la segunda neurona responderá más fácilmente al próximo impulso nervioso. Para que el fenómeno no sea efímero y se guarde el recuerdo, o, dicho con otras palabras, para pasar de memoria a corto plazo a largo plazo, la señal de calcio activa el factor de transcripción CREB, una proteína que impulsa la síntesis de otras proteínas -entre ellas la enzima PKM-zeta- quienes crean un andamiaje para fijar los nuevos receptores AMPA. Para que la segunda neurona no olvide que debe mantener los receptores AMPA, se produce un marcado epigenético en el ADN que contiene los genes que controlan la síntesis y fijación de esos receptores; este marcado -sea metilación o modificación de histonas, no importa- asegura que la neurona siga fabricando los componentes necesarios para mantener hipersensible la conexión entre ambas neuronas y que el recuerdo se mantenga a largo plazo.
En resumen, aprender consiste en desbloquear el tapón de magnesio del receptor NMDA, recordar es disponer de suficientes receptores AMPA para que la segunda neurona dispare con una mínima cantidad de glutamato, y consolidar el recuerdo consiste en que la epigenética mantenga esos receptores inmóviles durante ochenta años.

Residuos

 
¿Somos una especie sucia? Desde una perspectiva estrictamente zoológica, la respuesta es rotundamente afirmativa. Contaminamos nuestros bebederos (los acuíferos y ríos) y comederos (los suelos), a una escala que compromete nuestra propia supervivencia. Para un zoólogo, no somos sucios porque no nos bañamos, sino porque externalizamos nuestra basura hacia el resto de la red trófica, rompiendo el equilibrio del ecosistema global. Comprobémoslo. Si la humanidad generara cien kilos de basura, unos ochenta kilos serían piedras y tierra (minería y construcción), quince kilos aproximadamente serían desechos de fábricas y sólo cinco kilos escasos tiramos a la bolsa de basura doméstica. El sagaz lector ya ha notado que los residuos industriales y mineros superan a los urbanos por un amplio margen, aunque estos últimos reciben más atención pública. Desperdicios domésticos que llamamos residuos sólidos urbanos y que, en el año 2025, están distribuido como sigue: cuarenta y cuatro por ciento son residuos orgánicos (alimentación y verdes), treinta por ciento son papel y plástico, dieciséis por ciento son vidrio, metal y textil, el diez por ciento restante incluye pañales, compresas, madera y electrónica.
Las cifras que he comentado no incluyen lo que se vierte directamente al agua. Cito las tres vertidos que quedan fuera de la cuenta: las aguas residuales urbanas e industriales, el ochenta por ciento de ellas se echan al medio ambiente sin tratamiento previo; la escorrentía, que arrastra mucha basura sólida; y los lixiviados, el veneno de los vertederos que se filtra hacia las aguas subterráneas si el vertedero no está sellado, como ocurre en uno de cada tres vertederos del mundo. ¿Qué industrias encabezan la lista de los vertidos directos de residuos al agua? La agricultura, ganadería e industria alimentaria, principal causa de la degradación del agua, a causa de los fertilizantes y plaguicidas y, aunque parezca inofensiva, consumidora del setenta por ciento del agua dulce mundial; la minería, petróleo y gas; la industria química y farmacéutica; y la industria textil. La huella de los residuos líquidos es masiva y, a menudo, más peligrosa que la de los residuos sólidos, porque es invisible y viaja a través de los ecosistemas. Mientras que la basura sólida se acumula y se ve, descargamos en el medio ambiente, sin ningún tratamiento, el ochenta por ciento de las aguas residuales del mundo, convirtiendo a los ríos en alcantarillas de la industria. Y todavía no he señalado los residuos que echamos en la atmósfera.

Ni obesos, ni enjutos

Recordemos el aspecto de los dos inmortales personajes de Miguel de Cervantes: “Complexión recia, seco de carnes, enjuto de rostro”, uno, “De muy poca sal en la mollera... de gran barriga y corto talle”, el otro. Las hormonas que regulan el físico de ambos pretendo comentar porque ni la sequía ni la sobreabundancia de carnes es señal de buena salud.
Si bien existen decenas de péptidos hormonales que controlan el eje cerebro-intestino, cuatro son las piezas maestras: la grelina, GLP-1, GIP y PYY. Juntos forman un sistema de pesos y contrapesos que regula el equilibrio metabólico y decide cuánta energía entra al cuerpo. La grelina, el acelerador del hambre, la causante del aumento de apetito, es la señal que indica al cerebro la hora de buscar comida; la producen células del estómago cuando está vacío, y tiene como diana las células del centro de apetito del hipotálamo. GLP-1 y PYY, los frenos del hambre, se liberan en el intestino distal cuando llega el alimento y envían la señal de saciedad al cerebro, concretamente a las células del hipotálamo. Las incretinas GLP-1 y GIP, liberadas en el intestino (proximal ésta, distal aquélla), son gestoras de la energía cuya diana son las células del páncreas, a las que impulsan a liberar insulina. Y esta hormona, vía un receptor celular, activa los transportadores de glucosa, nuestro combustible inmediato, que permiten introducir la glucosa sanguínea dentro de las células. El GIP, a diferencia del GLP-1, tiene un papel dual, pues favorece también el almacenamiento de grasa en el tejido adiposo, si hay exceso de energía. Nos olvidábamos de señalar la DPP-4, la enzima limpiadora que circula en la sangre con la misión de degradar y desactivar a GLP-1 y a GIP casi instantáneamente; tanto que las incretinas que producimos tras comer sólo duran dos o tres minutos activas; y el PYY es el refuerzo que asegura que la señal de saciedad persista, incluso cuando la DPP-4 ya ha apagado la señal de las incretinas.
En este baile molecular, destacamos que la salud reside en la perfecta armonía de estas señales; porque, cuando el equilibrio se rompe, surgen la obesidad o la anorexia. Hoy, la ciencia aprende a modular estos péptidos para que, emulando la prudencia cervantina, nuestros cuerpos no pequen ni de la demasía del escudero ni de la poquedad del caballero.

Presión de degeneración

El culto lector sabe que la presión atmosférica, medida con los barómetros, sirve a los meteorólogos para predecir el tiempo. También sabe que, con un manómetro, puede medir la presión del aire que hincha los neumáticos de su automóvil y no ignora que, alguna vez, le han medido la presión sanguínea con un tensiómetro. Ya es más difícil que sepa que la luz también ejerce presión y esa mínima presión, indetectable habitualmente, puede usarse para mover vehículos espaciales dotados de enormes, casi kilométricas, velas solares; la sonda espacial IKAROS, impulsada parcialmente mediante una vela solar, ha demostrado que funcionan. Pero todavía hay otra presión que el culto lector ignorará por completo, la presión de degeneración: presión que mantiene a los electrones en un metal o que impide colapsar a una enana blanca o a una estrella de neutrones.
La presión sanguínea nos informa de la fuerza ejercida por la sangre contra las paredes de las arterias; la presión de los gases es el resultado de los choques moleculares contra las paredes del recipiente. La presión atmosférica nos indica la presión ejercida por el aire que tenemos encima. ¿Qué información nos proporciona la presión de degeneración? La mayoría de las estrellas, como el Sol, se sostienen contra su propia gravitación que intenta colapsarla, gracias a la presión del gas que contienen; no sucede lo mismo con las estrellas enanas blancas y las estrellas de neutrones, cuya fuerza de sustentación procede de la presión de degeneración, sea del gas de electrones de su interior, sea de los neutrones. Cuando la gravedad comprime a una estrella agotada (cuya masa es menor que una vez y media la del Sol), los electrones de los átomos son forzados a estar tan cerca que agotan los espacios disponibles. Para evitar la ocupación del mismo estado energético al mismo tiempo, desarrollan una resistencia, una presión hacia afuera; esta fuerza sostiene a las enanas blancas, impidiendo que colapsen bajo su peso. Sucede algo parecido si la masa de la estrella agotada está comprendida entre una vez y media y tres veces la masa del Sol, sólo que, en este caso, son los neutrones, únicos componentes estelares, quienes desarrollan la resistencia -la presión de degeneración- a ser aplastados. En ambos casos se trata de una presión de degeneración; la misma que impide que los electrones de un metal colapsen hacia los núcleos atómicos y permite que la materia sólida que conocemos exista.

Micotoxinas y alcachofas

Las micotoxinas son toxinas de los mohos, que se encuentran adheridas a las esporas o al polvo en suspensión en el aire; cuando se inhala aire contaminado las micotoxinas llegan hasta los alvéolos pulmonares, atraviesan la barrera que separa el aire alveolar de la sangre capilar; y una vez en la sangre son transportadas por la albúmina a las células del cuerpo. ¿Cómo se eliminan? Los riñones sólo pueden eliminar las toxinas solubles en agua. Para las toxinas insolubles -y el exceso de colesterol- el cuerpo utiliza otra vía: la bilis transporta las toxinas al intestino para expulsarlas con las heces. Las células del hígado producen bilis continuamente, bilis que se almacena temporalmente en un pequeño saco, la vesícula biliar, desde donde se libera al intestino delgado durante las comidas, pues resulta necesaria para la digestión de las grasas. Muchas micotoxinas, insolubles en agua, antes de ser eliminadas por la bilis, necesitan ser procesadas en las células hepáticas: el enzima citocromo P450 las oxida; después se unen a una molécula muy soluble en agua, el ácido glucurónico; y, a continuación, unas proteínas transportadoras, en la membrana del hepatocito, las bombean hacia los canalículos biliares; desde donde el líquido biliar las arrastra hacia la vesícula y posteriormente al intestino. Pero existe un peligro: una vez en el intestino, las micotoxinas pueden reabsorberse.

¿El astuto lector se ha preguntado ya por un remedio? La cinarina que contiene la alcachofa actúa en las células del hígado, donde estimula la síntesis de los ácidos biliares y aumenta el flujo de la bilis. ¿Por qué? Porque activa una enzima encargada de convertir el colesterol en ácidos biliares, y aumenta su transporte activo desde el interior del hepatocito hacia los diminutos canales recoleptores de bilis. Al aumentar la concentración de ácidos biliares en los canalículos, genera una aspiración osmótica que arrastra agua, volviendo la bilis más fluida, lo que facilita su flujo hacia la vesícula. Como el aumento del flujo biliar, reduce el tiempo de estancia de la micotoxina en el intestino, dificulta su reabsorción y acelera su salida del organismo. Señalemos que la pectina de manzanas y cítricos forma un gel secuestrante, en el intestino, que atrapa las sales biliares cargadas de micotoxinas dificultando su reciclaje.
    Lamentablemente, la alcachofa que consumimos apenas tiene el cinco por ciento de la cinarina que contienen las hojas de la alcachofera (Cynara scolymus). ¡Qué le vamos a hacer!