La luz del sol, azúcar y serotonina

El problema con nuestra bioquímica es que nunca estamos seguros de lo que va a suceder. Para la mayoría de los nutrientes y productos químicos hay un rango de cantidades aceptables, aunque el mejor rango puede depender de los niveles de otra cosa (el zinc en cantidades tóxicas puede interferir con la absorción de cobre con consecuencias fatales, por ejemplo).

La serotonina, hecha en nuestro cuerpo, es difícil de descifrar. Demasiado alto, y obtenemos confusión, presión arterial alta y posiblemente incluso psicosis, agresión, apoplejía y muerte. Demasiado bajo, y obtenemos ansiedad, violencia, suicidio e insomnio. Obviamente, es importante mantener los niveles cerebrales dentro de un rango agradable y saludable, y en el momento en que empecemos a cambiar las cosas (como con un ISRS como Prozac), el cuerpo comienza a cambiar la cantidad de receptores postsinápticos de serotonina. Homeostasis en pocas palabras.

Pero, ¿qué es la serotonina? ¿De dónde viene y cómo evolucionamos para tenerlo? Resulta que la serotonina es casi tan antigua como las montañas, y algunas de las formas de vida más simples tienen químicos similares que juegan un papel importante en su bioquímica. La serotonina proviene de una línea de moléculas que emiten energía derivada del sol (1).

En el planeta Tierra, gran parte del negocio de la vida ocurre con reacciones químicas impulsadas por la luz solar. Las primeras reacciones fotosintéticas ocurrieron con una molécula conocida como "indol":

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No es obvio, pero esa molécula tiene muchos electrones zumbando alrededor, y el átomo en la posición "3" es extremadamente reactivo y perderá electrones muy fácilmente. Agregue luz a tipos específicos de indoles, y se creará energía a medida que se libera hidrógeno. Se teoriza que esta reacción se produjo por primera vez en la Tierra hace 3.000 millones de años. Esta reacción enérgica fue el comienzo de la vida basada en la luz.

El triptófano es el aminoácido (proteína) dietético que debemos comer para producir serotonina, y el triptófano también es un indol. Es el aminoácido más fluorescente bajo luz negra. El triptófano absorbe energía de la luz y es un aminoácido vital para la fotosíntesis en bacterias, algas y plantas marinas. El proceso de fotosíntesis crea oxígeno del agua, usando la energía de los electrones que zumban en triptófano, entre otras cosas. Esta creación de oxígeno mediante la fotosíntesis cambió la atmósfera de nuestro planeta y posibilitó nuestras vidas.

Las plantas desarrollaron una fábrica de energía específica dentro de sus células llamada cloroplasto, cuya función es capturar la luz para obtener energía y crear triptófano. Los cloroplastos son donde vive la clorofila. El triptófano también se produce en todos los organismos unicelulares primitivos y sistemas de plantas. Los animales (como los humanos) no producen triptófano y deben obtenerlo a través de la dieta. La mejor fuente para los humanos es la carne de otros animales, aunque puede ser difícil obtener suficiente triptófano en el cerebro, ya que es el aminoácido menos abundante en el tejido muscular, y tiene que competir con todos los demás aromáticos más abundantes. aminoácidos para el transportador de aminoácidos aromáticos. Todo el mundo está esperando en el lobby para el ascensor, y solo unos pocos pueden subir a la cima a la vez (recuerden este poco, ya que lo volveremos a consultar en breve).

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La serotonina está hecha de triptófano solo en células cebadas y neuronas. Sin embargo, las células en cada órgano tienen proteínas de captación especiales para capturar la serotonina circulante de la sangre.

Otras moléculas derivadas del triptófano incluyen la melatonina (importante en el ciclo sueño-vigilia), la psilocibina (la molécula activa en los hongos psicógenos), la ergotamina, la yohimbina (un afrodisíaco tradicional) y el LSD. La mayoría de estos compuestos son activos en el cerebro humano porque pueden estimular el receptor de la serotonina. Un compuesto a base de triptófano llamado auxina afecta el crecimiento celular en las plantas, permitiendo que los brotes y las hojas se extiendan hacia la luz.

Para producir serotonina, el triptófano tiene que pasar por un par de reacciones enzimáticas. Primero, la triptófano hidroxilasa convierte al triptófano en 5-HTP. Luego, otra enzima (que usa vitamina B6 y zinc) convierte al 5-HTP en serotonina. La serotonina finalmente se degrada por MAO.

La triptófano hidroxilasa puede ser la enzima más antigua para unir oxígeno a otras moléculas. Dado que el oxígeno es generalmente bastante reactivo y tóxico desde el punto de vista bioquímico, esta fue una forma temprana de deshacerse de manera segura del exceso de oxígeno creado por la fotosíntesis en organismos primitivos. Los receptores de luz en la retina humana (y en otros animales) son muy similares a los receptores de la serotonina y se pensó que evolucionaron hace mil millones de años. La serotonina es el neurotransmisor más antiguo y el antioxidante original. Hay 20 receptores de serotonina diferentes en el cerebro humano, y los receptores de serotonina se encuentran en todos los animales, incluso en los erizos de mar.

En otros animales, la serotonina está involucrada en la natación, el ardor, la modulación de la alimentación, la maduración y la interacción social. En general, se piensa que es un factor de crecimiento para los cerebros de los animales. En los humanos, la deficiencia de serotonina está implicada en el autismo, el síndrome de Down, la anorexia, la ansiedad, la depresión, la agresión, el alcoholismo y el trastorno afectivo estacional. La terapia con luz y los medicamentos que aumentan la serotonina son tratamientos efectivos para la depresión que ocurre con bajos niveles de luz solar. La exposición a la luz aumenta la serotonina en humanos, y los niveles de serotonina son más bajos a mediados del invierno, y más altos en días brillantes, sin importar la época del año. La terapia con luz de 10,000 lux disminuye la ideación suicida en algunas personas.

El triptófano es un aminoácido importante, más fácilmente disponible de fuentes animales (fuentes vegetales como las semillas de calabaza contienen ácido fítico que puede inhibir su absorción), y sus muchas moléculas derivadas importantes funcionan mejor con mucha luz solar. Piense en ello como su propio poco de fotosíntesis.

En los últimos años, hemos aprendido un poco más sobre los ritmos naturales de la serotonina, específicamente la variación verano / invierno. El grupo de Meyer en Canadá usó un escáner TEP en 88 individuos sanos, y descubrió que los niveles del transportador de serotonina que saca la serotonina del cerebro eran más altos durante el invierno y los más bajos durante el verano. Los investigadores consideraron que el desencadenante cerebral más probable para explicar la variación era la luz solar, aunque la humedad también parecía jugar un papel. (En la introducción al libro de texto clásico de Jackson Melancholia and Depression, uno encontrará que en la época de Hipócrates, siglo V aC, la melancolía se asociaba con la bilis negra, el otoño y el clima frío / seco).

¿Por qué nuestros cerebros sacarían la serotonina durante el invierno? No lo sé. Tal vez tiene que ver con las variaciones estacionales en el suministro de alimentos. La serotonina también indica saciedad: tal vez sería mejor comer más en el invierno cuando pudiéramos tener acceso a la comida, y no fue un problema en el verano cuando la comida era más abundante. La serotonina, el precursor de la hormona del sueño melatonina, podría no necesitarse tanto en invierno, cuando hay menos luz. Estas son conjeturas, en realidad, pero debe haber una buena razón.

También hay una señal de carbohidrato / proteína para la serotonina. El mecanismo real es desordenado, pero vamos a darle un giro (2):

Una vez más, el triptófano es el aminoácido de la dieta que necesitamos para producir serotonina. La mejor fuente es la carne, pero cuando comemos carne, obtenemos una mezcla de todo tipo de aminoácidos, y como el triptófano es el menos abundante, cuando compite con todas las demás proteínas para ingresar al cerebro, tiende a perderse. . Por lo tanto, una comida rica en proteínas y baja en carbohidratos dejará su plasma lleno de triptófano pero su cerebro un poco bajo.

Luego agregas algunos carbohidratos. Aquí está la parte desordenada. A diferencia de algunos otros aminoácidos, el triptófano se transporta principalmente en la sangre por otra proteína, la albúmina. Coma carbohidratos: la insulina se activa y las proteínas se extraen de la sangre y se introducen en el músculo. Excepto que el triptófano en su mayoría es inmune a la llamada de la sirena de la insulina. Y el transportador de cerebro para el triptófano no se preocupa si el triptófano está ligado a la albúmina o libre de flotación. De repente, hay más triptófano saliendo en la sangre en comparación con los otros aminoácidos, y el triptófano es el primero en la línea en el cerebro por una vez. A partir de ahí, se convierte en serotonina, y nos sentimos bien, relajados, llenos y somnolientos, al menos durante un par de horas hasta que la señal se apaga. Entonces anhelamos más carbohidratos.

Entonces, ¿qué significa todo ésto? Rob Faigin y otros han postulado que tener cantidades obscenas de azúcar y carbohidratos durante largos períodos de tiempo puede maximizar nuestra maquinaria de serotonina, dejándonos infelices, anhelando carbohidratos y deprimidos. Las personas con dietas bajas en carbohidratos afirmarán que sin carbohidratos, no recibiremos triptófano en el cerebro y estaremos deprimidos. Los datos han sido mixtos, con algunos estudios que muestran altas cantidades de consumo de azúcar a largo plazo que no tienen efecto sobre el estado de ánimo, mientras que otros muestran que el consumo de azúcar y carbohidratos tiene un efecto bastante fuerte sobre la agresión y el estado de ánimo (3). También hay un estudio bastante infame de personas con dietas bajas en carbohidratos que tienen más depresión después de un año que las personas con dietas bajas en grasas, pero el grupo de dieta baja en carbohidratos comenzó con el doble de personas que tomaban medicamentos antidepresivos.

Variación estacional, luz solar, azúcar y suicidio, todos relacionados de alguna manera con la serotonina. Me parece que los humanos hemos prosperado con todo tipo de dietas, desde los inuit altos en grasa (¡muchos períodos de poca luz allí!) Hasta los Kitavans con alto contenido de carbohidratos. Lo que esas dietas tienen en común es una gran cantidad de alimentos reales, ricos en nutrientes, sin alimentos procesados, sin aceites vegetales y un montón de pescado. Y aunque los Kitavans consumen muchos carbohidratos en forma de vegetales con almidón, no comen mucha azúcar. En lo que a mí respecta, el jurado todavía está deliberando sobre qué composición de macronutrientes es absolutamente óptima: podría ser diferente temporada tras temporada o persona por persona, si es que importa. Lo más importante es obtener lo suficiente de todos los bloques de construcción en bruto. Eso es mucho más fácil de hacer si evitas comer la basura.

Esto es para la salud, la luz solar y la serotonina.

Un agradecimiento especial al paleo blogger Jamie Scott por los enlaces a muchas de las fuentes en este artículo.

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Copyright Emily Deans, MD