Escrito por: GreenMedInfo Research Group
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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