sábado, 25 de noviembre de 2017

Estudio que cambia el juego: los recuerdos epigenéticos se transmiten 14 generaciones sucesivas



El pasado de nuestros antepasados sigue vivo a través de nosotros: la investigación pionera ilustra cómo la experiencia de los padres no solo se imprime epigenéticamente en la descendencia, sino en un número sin precedentes de generaciones futuras. En lugar de ocurrir en la escala de tiempo alargada de millones de años, el cambio genético puede transpirar en tiempo biológico real a través de nanopartículas conocidas como exosomas.

Hasta hace poco, se creía que nuestros genes dictan nuestro destino. Que estamos programados para las enfermedades que en última instancia nos acosarán sobre la base del código indescifrable precableado escrito en piedra en nuestro material genético. El floreciente campo de la epigenética, sin embargo, está volcando estos principios y dando paso a una escuela de pensamiento donde la nutrición, no la naturaleza, se ve como la influencia predominante cuando se trata de la expresión genética y nuestra libertad o aflicción por enfermedades crónicas.

Epigenética: la muerte del determinismo biológico

La epigenética, o el estudio de los mecanismos fisiológicos que silencian o activan genes, abarca procesos que alteran la función del gen sin cambiar la secuencia de pares de bases de nucleótidos en nuestro ADN. Traducido literalmente para significar "además de los cambios en la secuencia genética", la epigenética incluye procesos tales como metilación, acetilación, fosforilación, sumación y ubiquitilación que pueden transmitirse a las células hijas tras la división celular (1). La metilación, por ejemplo, es la unión de etiquetas simples de grupos metilo a las moléculas de ADN, que pueden reprimir la transcripción de un gen cuando se produce en la región de un promotor genético. Este simple grupo metilo, o un carbono unido a tres moléculas de hidrógeno, desactiva efectivamente el gen.

Modificaciones postraduccionales de proteínas de histona es otro proceso epigenético. Las histonas ayudan a empaquetar y condensar la doble hélice de ADN en el núcleo de la célula en un complejo llamado cromatina, que puede ser modificado por enzimas, grupos acetilo y formas de ARN llamadas ARN interferentes pequeños y microARN (1). Estas modificaciones químicas de la cromatina influyen en su estructura tridimensional, que a su vez gobierna su accesibilidad para la transcripción del ADN y dictamina si los genes se expresan o no.

Heredamos un alelo, o variante, de cada gen de nuestra madre y el otro de nuestro padre. Si el resultado de los procesos epigenéticos es la impronta, un fenómeno en el que uno de los dos alelos de un par de genes se desactiva, esto puede generar un resultado de salud perjudicial si el alelo expresado es defectuoso o aumenta nuestra susceptibilidad a infecciones o tóxicos (1). Los estudios relacionan los cánceres de casi todos los tipos, la disfunción neuroconductual y cognitiva, las enfermedades respiratorias, los trastornos autoinmunes, las anomalías reproductivas y las enfermedades cardiovasculares con los mecanismos epigenéticos (1). Por ejemplo, el fármaco antiarrítmico cardíaco procainamida y el agente antihipertensivo hidralazina pueden causar lupus en algunas personas al causar patrones aberrantes de metilación del ADN e interrumpir las vías de señalización (1).

Los genes cargan la pistola, el entorno tira del gatillo

Los productos farmacéuticos, sin embargo, no son los únicos agentes que pueden inducir alteraciones epigenéticas. Ya sea que haya nacido por parto vaginal o por cesárea, amamantado o alimentado con biberón, criado con una mascota en la casa o infectado con ciertas enfermedades de la infancia, todo influye en su expresión epigenética. Ya seas sedentario, reces, fumes, medites, practiques yoga, tengas una extensa red de apoyo social o te alejes de tu comunidad: todas tus elecciones de estilo de vida juegan un riesgo para las enfermedades que operan a través de los mecanismos de la epigenética.

De hecho, los Centros para el Control de Enfermedades (CDC) afirman que la genética representa solo el 10% de la enfermedad, y el 90% restante se debe a variables ambientales (2). Un artículo publicado en la Biblioteca Pública de Science One (PLoS One) titulado "Los factores genéticos no son las principales causas de enfermedades crónicas" se hace eco de estas afirmaciones, citando que la enfermedad crónica es solo 16.4% genética y 84.6% ambiental (3). los conceptos tienen sentido a la luz de la investigación sobre el exposoma, la medida acumulativa de todos los insultos ambientales en los que incurre un individuo durante su curso de vida que determina la susceptibilidad a la enfermedad (4)

Al delinear la totalidad de las exposiciones a las que se somete a un individuo durante su vida, el exposoma se puede subdividir en tres dominios superpuestos y entrelazados. Un segmento del exposoma llamado el entorno interno se compone de procesos innatos al cuerpo que afectan al medio celular. Esto incluye hormonas y otros mensajeros celulares, estrés oxidativo, inflamación, peroxidación lipídica, morfología corporal, microbiota intestinal, envejecimiento y estrés bioquímico (5).

Otra parte del exposoma, el entorno externo específico, consiste en exposiciones que incluyen patógenos, radiación, contaminantes químicos y contaminantes, e intervenciones médicas, así como elementos dietéticos, de estilo de vida y ocupacionales (5). A un nivel sociocultural y ecológico aún más amplio, se encuentra el segmento de exposición denominado entorno externo general, que puede circunscribir factores como el estrés psicológico, el estado socioeconómico, las variables geopolíticas, el nivel educativo, la residencia urbana o rural y el clima (5).

Herencia transgeneracional del cambio epigenético: los disruptores endocrinos desencadenan la infertilidad en las generaciones futuras

Los científicos especularon anteriormente que los cambios epigenéticos desaparecen con cada nueva generación durante la gametogénesis, la formación de espermatozoides y óvulos, y después de la fertilización. Sin embargo, esta teoría fue cuestionada por una investigación publicada en la revista Science que demostró que la exposición transitoria de ratas gestantes al insecticida metoxicloro, un compuesto estrogénico, o el fungicida vinclozolin, un compuesto antiandrogénico, resultó en una mayor incidencia de infertilidad masculina y disminución de los espermatozoides producción y viabilidad en el 90% de los machos de las cuatro generaciones siguientes que fueron rastreados (1).

En particular, estos efectos reproductivos se asociaron con trastornos en los patrones de metilación del ADN en la línea germinal, lo que sugiere que los cambios epigenéticos se transmiten a las generaciones futuras. Los autores concluyeron que "la capacidad de un factor ambiental (por ejemplo, disruptor endocrino) para reprogramar la línea germinal y promover un estado de enfermedad transgeneracional tiene implicaciones significativas para la biología evolutiva y la etiología de la enfermedad" (6, p.1666). Esto puede sugerir que los productos para el cuidado personal cargados de fragancias y los productos de limpieza comercial a los que estamos expuestos pueden causar problemas de fertilidad en múltiples generaciones futuras.

Herencia transgeneracional de episodios traumáticos: la experiencia de los padres da forma a los rasgos de los descendientes

Además, las experiencias traumáticas pueden transmitirse a las generaciones futuras a través de la epigenética como una forma de informar a la progenie sobre la información más importante necesaria para su supervivencia (7). En un estudio, los investigadores arrojaron la acetofenona química similar a la cereza en las cámaras de ratones mientras administraban descargas eléctricas, acondicionando a los ratones para que teman el olor (7). Esta reacción se transmitió a dos generaciones sucesivas, que se estremecieron significativamente más en presencia de acetofenona a pesar de no haberla encontrado nunca en comparación con los descendientes de ratones que no habían recibido este acondicionamiento (7).

El estudio sugiere que ciertas características del entorno sensorial parental experimentado antes de la concepción pueden remodelar el sistema nervioso sensorial y la neuroanatomía en las generaciones concebidas posteriormente (7). Se observaron alteraciones en las estructuras cerebrales que procesan los estímulos olfatorios, así como una mejor representación del receptor que percibe el olor en comparación con los ratones control y su progenie (7). Estos cambios fueron transmitidos por mecanismos epigenéticos, como lo ilustra la evidencia de que los genes con detección de acetofenona en ratones temerosos fueron hipometilados, lo que puede haber potenciado la expresión de genes de receptores de odorizantes durante el desarrollo, conduciendo a la sensibilidad a la acetofenona (7).

La experiencia humana de la hambruna y la tragedia abarca generaciones

El estudio con ratones, que ilustra cómo las células germinales (óvulos y espermatozoides) exhiben plasticidad dinámica y adaptabilidad en respuesta a señales ambientales, se refleja en estudios en humanos. Por ejemplo, la exposición a ciertos factores estresantes, como la inanición durante el período de gestación, se asocia con resultados deficientes de salud para la descendencia. Se ha demostrado que las mujeres que padecen hambre antes de la concepción de su descendencia dan a luz a niños con una menor salud mental y calidad de vida autoinformadas, por ejemplo (8).

Estudios similares resaltan que "la exposición al hambre materna en el momento de la concepción se ha relacionado con la prevalencia de trastornos afectivos mayores, trastornos de la personalidad antisocial, esquizofrenia, disminución del volumen intracraneal y anormalidades congénitas del sistema nervioso central" (8). La exposición gestacional a la hambruna holandesa de mediados del siglo XX también se asocia con una menor percepción de la salud (9), así como una mayor incidencia de enfermedad cardiovascular, hipertensión y obesidad en la descendencia (8). La desnutrición materna durante el embarazo conduce a la adiposidad neonatal, que es un predictor de obesidad futura (10), en los nietos (11).

El impacto de la epigenética también se ejemplifica en la investigación sobre los efectos intergeneracionales del trauma, que arroja luz que los descendientes de personas que sobrevivieron al Holocausto exhiben perfiles anormales de la hormona del estrés y una baja producción de cortisol en particular (12). Debido a su alteración en la respuesta al cortisol y la reactividad alterada al estrés, los niños de los sobrevivientes del Holocausto a menudo tienen un mayor riesgo de trastorno por estrés postraumático (TEPT), ansiedad y depresión (13).

La exposición intrauterina al estrés materno en forma de violencia de la pareja durante el embarazo también puede conducir a cambios en el estado de metilación del receptor de glucocorticoides (GR) de su descendencia adolescente (14). Estos estudios sugieren que la experiencia de trauma de un individuo puede predisponer a sus descendientes a enfermedades mentales, problemas de conducta y anomalías psicológicas debido a la "programación epigenética transgeneracional de genes que operan en el eje hipotalámico-pituitario-adrenal", un conjunto complejo de interacciones entre glándulas endocrinas que determinan la respuesta al estrés y la resiliencia (14).

Las células del cuerpo pasan información genética directamente a las células espermáticas

No solo eso, sino que los estudios son esclarecedores de que la información genética puede transferirse a través de las células germinales de una especie en tiempo real. Estos hallazgos que modifican el paradigma rebotan en la lógica convencional que postula que el cambio genético ocurre a lo largo de la escala de tiempo prolongada de cientos de miles o incluso millones de años. En un estudio relativamente reciente, se descubrió que los exosomas eran el medio a través del cual se transfería la información de las células somáticas a los gametos.

Este experimento implicaba un xenotrasplante, un proceso en el que las células vivas de una especie se injertan en un receptor de otra especie. Específicamente, las células tumorales de melanoma humano genéticamente diseñadas para expresar genes para una enzima trazadora fluorescente llamada plásmido que codifica EGFP se transplantaron en ratones. Los experimentadores encontraron que las moléculas que contienen información que contienen el trazador EGFP se liberaron en la sangre de los animales (15). Los exosomas, o "vesículas membranosas especializadas de tamaño nanométrico derivadas de compartimentos endocíticos que se liberan por muchos tipos de células", se encontraron entre las moléculas rastreables de EGFP (16, p. 447).

Los exosomas, que son sintetizados por todas las plantas y animales, contienen distintos repertorios proteicos y se crean cuando se produce la gemación hacia adentro desde la membrana de los cuerpos multivesiculares (MVB), un tipo de orgánulo que sirve como un compartimento de clasificación unido a la membrana dentro de las células eucarióticas ( dieciséis). Los exosomas contienen microARN (miARN) y ARN pequeño, tipos de ARN no codificante implicados en la regulación de la expresión génica (16). En este estudio, los exosomas administraron ARN a células de esperma maduras (espermatozoides) y permanecieron almacenadas allí (15).

Los investigadores destacan que este tipo de ARN puede comportarse como un "determinante transgeneracional de las variaciones epigenéticas heredables y que el ARN espermatozoico puede transportar y entregar información que causa variaciones fenotípicas en la progenie" (15). En otras palabras, el ARN transportado a las células espermáticas por exosomas puede presidir la expresión génica de una manera que cambia los rasgos observables y el riesgo de enfermedad de la descendencia, así como su morfología, desarrollo y fisiología.

Este estudio fue el primero en elucidar la transferencia de información mediada por ARN de células somáticas a germinales, lo que fundamentalmente revoca lo que se conoce como la barrera Weisman, un principio que establece que el movimiento de información hereditaria de los genes a las células del cuerpo es unidireccional y que la información transmitida por el óvulo y el esperma a las generaciones futuras sigue siendo independiente de las células somáticas y de la experiencia parental (15).

Además, esto puede tener implicaciones para el riesgo de cáncer, ya que los exosomas contienen grandes cantidades de información genética que pueden ser fuente de transferencia lateral de genes (17) y se liberan abundantemente de las células tumorales (18). Esto se puede conciliar con el hecho de que se han observado vesículas que se parecen a exosomas en diversos mamíferos (15), incluidos los seres humanos, muy cerca de los espermatozoides en estructuras anatómicas como el epidídimo y en el líquido seminal (19). Estos exosomas pueden luego propagarse a las generaciones futuras con fertilización y aumentar el riesgo de cáncer en la descendencia (20).

Los investigadores concluyeron que las células espermáticas pueden actuar como repositorios finales de información derivada de células somáticas, lo que sugiere que los insultos epigenéticos a las células de nuestro cuerpo pueden transmitirse a las generaciones futuras. Esta noción confirma la teoría evolutiva de la "herencia blanda" propuesta por el naturalista francés Jean-Baptiste Lamarck, según la cual las características adquiridas durante la vida de un organismo se transmiten a la descendencia, un concepto que la genética moderna rechazó antes de que la epigenética llegara a la escena . De esta forma, los espermatozoides pueden asimilar espontáneamente moléculas exógenas de ADN y ARN, comportándose tanto como vector de su genoma nativo como de material genético extraño extracromosómico que "luego se entrega a los ovocitos en la fertilización con la siguiente generación de animales fenotípicamente modificados" (15).

Los cambios epigenéticos perduran más de lo que se había predicho

En un estudio reciente, los gusanos nematodos fueron manipulados para albergar un transgen de una proteína fluorescente, que hacía que los gusanos brillaran bajo la luz ultravioleta cuando el gen se activaba (21). Cuando las lombrices se incubaron bajo la temperatura ambiente de 20 ° Celsius (68 ° Fahrenheit), se observó un brillo despreciable, lo que indica baja actividad del transgén (21). Sin embargo, la transferencia de los gusanos a un clima más cálido de 25 ° C (77 ° F) estimuló la expresión del gen, ya que los gusanos brillaban intensamente (21).

Además, esta alteración inducida por la temperatura en la expresión génica persistió durante al menos 14 generaciones, lo que representa la preservación de los recuerdos epigenéticos del cambio ambiental a lo largo de un número de generaciones sin precedentes (21). En otras palabras, los gusanos transmitieron recuerdos de las condiciones ambientales pasadas a sus descendientes, a través del vehículo del cambio epigenético, como una forma de preparar a su descendencia para las condiciones ambientales imperantes y garantizar su supervivencia.

Direcciones futuras: ¿a dónde vamos desde aquí?

Considerada acumulativamente, la investigación mencionada desafía las leyes mendelianas tradicionales de genética, que postulan que la herencia genética ocurre exclusivamente a través de la reproducción sexual y que los rasgos pasan a los descendientes a través de los cromosomas contenidos en las células germinales y nunca a través de células somáticas (corporales). Efectivamente, esto prueba la existencia de una herencia transgeneracional no mendeliana, donde los rasgos separados de los genes cromosómicos se transmiten a la progenie, lo que resulta en fenotipos persistentes que perduran de generación en generación (22).

Esta investigación imparte un nuevo significado al principio de mayordomía de siete generaciones enseñado por los nativos americanos, que ordena que consideremos el bienestar de siete generaciones por venir en cada una de nuestras decisiones. No solo debemos incorporar este enfoque en las prácticas de sostenibilidad ambiental, sino que sería prudente considerar cómo las condiciones a las que sometemos nuestros cuerpos: la contaminación y los tóxicos que impregnan el paisaje y saturan nuestros cuerpos, el suelo carente de nutrientes que engendra los alimentos pobres en micronutrientes, las interrupciones de nuestro ritmo circadiano debido a la ubicuidad de los dispositivos electrónicos, nuestro divorcio de la naturaleza y la desaparición de nuestras afiliaciones tribales pueden traducirse en efectos negativos para la salud y una calidad de vida inferior para un número insondable de generaciones posteriores .

Los riesgos de la agricultura moderna, la revolución industrial y la vida contemporánea son los "conductores conocidos o sospechados detrás de procesos epigenéticos ... incluyendo metales pesados, pesticidas, gases de escape de diesel, humo de tabaco, hidrocarburos aromáticos policíclicos, hormonas, radioactividad, virus, bacterias y nutrientes básicos. "(1, P. A160). Por casualidad, sin embargo, muchos insumos como ejercicio, atención plena y componentes bioactivos en frutas y verduras como sulforafano en vegetales crucíferos, resveratrol de uvas rojas, genisteína de soja, sulfuro de dialilo del ajo, curcumina de cúrcuma, betaína de remolacha y verde la catequina del té puede modificar favorablemente los fenómenos epigenéticos "inhibiendo directamente las enzimas que catalizan la metilación del ADN o las modificaciones de las histonas, o alterando la disponibilidad de los sustratos necesarios para esas reacciones enzimáticas" (23, p.8).


Esto esencialmente subraya que el aire que respiramos, los alimentos que comemos, los pensamientos que permitimos, las toxinas a las que estamos expuestos y las experiencias que experimentamos pueden perseverar en nuestros descendientes y permanecer en nuestra progenie mucho después de que nos hayamos ido. Debemos ser conscientes de los efectos de nuestras acciones, ya que provocan un efecto dominó a través de las proverbiales arenas del tiempo.

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