El ambiente que afecta a nuestros genes

En este segundo post sobre epigenética quiero tratar las modificaciones que puede sufrir este sistema de regulación y qué consecuencias puede provocar. En todo momento hay que tener en cuenta las bases de la epigenética comentadas la semana pasada.

Como dijimos, la señales epigenéticas varían según los tipos celulares y el momento vital de los organismos, ya que no siempre se tienen que expresar los mismos genes en los mismos momentos o en los mismos lugares. Esto permite la existencia de unos ciertos patrones que muestran el funcionamiento normal.

Pero, a veces, estos patrones cambian, conduciendo en algunos casos a enfermedades. De hecho, se ha visto que ciertos cánceres muestran patrones aberrantes. Otra modificación que puede llevar a la aparición de enfermedades es la menor concentración de estas señales.

El motivo de estos cambios no es único y se ha visto que hay ciertos contaminantes y compuestos nocivos que pueden inducir cambios epigenéticos. También lo pueden producir deficiencias nutricionales y otros estreses (como puede ser una menor atención maternal – visto en ratas de laboratorio). Estos cambios pueden causar problemas reproductivos, mayores sensibilidades al estrés, así como la aparición de enfermedades.

La desnutrición parece ser uno de los estreses que provocan modificaciones epigenéticas causantes de problemas y enfermedades. Fotografía de Oxfam International. https://www.flickr.com/photos/oxfam/6188067315/

La desnutrición parece ser uno de los estreses que provocan modificaciones epigenéticas causantes de problemas y enfermedades. Fotografía de Oxfam International.

Un posible ejemplo de los cambios producidos por deficiencias nutricionales podrían ser algunas enfermedades de origen fetal (aunque no está confirmado): enfermedades que se originarían por desajustes entre el ambiente uterino y el postnatal.

Como ejemplo, tendríamos a los bebés expuestos a desnutrición dentro del útero que, cuando son adultos, tienen problemas de obesidad y diabetes. En estos individuos el cuerpo se habría adaptado al poco aporte energético durante su desarrollo y el exceso de ingesta en su vida adulta les provocaría estos problemas.

Además, también se ha visto que la desnutrición provoca alteraciones en el sistema inmunológico, debilitándolo (aunque un debilitamiento del sistema inmunológico también provoca desnutrición). Esta desnutrición deja huellas en el ADN en forma de señales epigenéticas que pueden transmitirse a los descendientes, de manera que heredarían un sistema inmune alterado que les podría causar desnutrición a pesar de seguir una dieta adecuada.

También puede haber cambios en las enzimas que comentamos la semana pasada, que podían quitar y poner las señales epigenéticas. Estas pueden ser moduladas por el ambiente y un ejemplo es su actividad en el cerebro, donde pueden actuar en la mejora o deterioro del proceso para guardar recuerdos. Pero una alteración en su actividad también puede provocar depresión o adicción, según los genes que permitan expresar o silencien.

Se ha visto que la cocaína afecta a los patrones de señales epigenéticas existentes en nuestro cerebro, facilitando la adicción. Imagen de Alan Cleaver. https://www.flickr.com/photos/alancleaver/4104954991/

Se ha visto que la cocaína afecta a los patrones de señales epigenéticas existentes en nuestro cerebro, facilitando la adicción. Imagen de Alan Cleaver.

Por ejemplo, en el consumo de cocaína, sea crónico o no, disminuyen las enzimas que quitan marcas acetilo y que ponen marcas metilo, facilitando la expresión de ciertos genes ya que la cromatina se descondensa (recordemos que las marcas metilo descondensan, mientras las acetilo condensan). Estos cambios actúan en las neuronas del centro de recompensa, de manera que pueden implicar una modificación en el comportamiento, facilitando la adicción y la recaída.

En el caso de la depresión, parece que aumenta un tipo de metilación de histonas, con lo que se silencian más genes, entre los que hay algunos que tienen actividad en el centro de recompensa, por lo que también puede haber una modificación en el comportamiento. Por suerte, en este caso, los marcadores se pueden reparar con un antidepresivo de uso común.

La mayoría de los cambios mencionados pueden durar hasta un mes, pero se sabe que hay algunos que pueden provocar cambios conductuales que duran toda la vida. Por ejemplo, se ha visto que crías de rata que reciben una menor atención materna, tienen una mayor respuesta al estrés. Esto es debido a una mayor metilación (silenciamiento de genes) en un receptor que interviene en la respuesta al estrés: si hay menos receptores, el animal está más ansioso y nervioso.

Pero no todos los cambios epigenéticos tienen porqué ser negativos y provocar enfermedades u otros problemas. Por ejemplo, la determinación del sexo en algunos animales se produce por la metilación de ciertos genes en respuesta a diferentes temperaturas. Es el caso de la lubina y de reptiles como la tortuga de Florida: dependiendo de si la temperatura es más o menos alta cuando se están desarrollando dentro de los huevos, serán machos o hembras.

Los reptiles no tienen genes sexuales como los mamíferos, de manera que la determinación del sexo depende de la temperatura a la que están los huevos durante su incubación. ¿Será macho o hembra, esta cría de dragón de Komodo? Fotografía de Frank. https://www.flickr.com/photos/fwp/35230564/

Los reptiles no tienen genes sexuales como los mamíferos, de manera que la determinación del sexo depende de la temperatura a la que están los huevos durante su incubación. ¿Será macho o hembra, esta cría de dragón de Komodo? Fotografía de Frank.

También en la abeja de la miel se producen cambios epigenéticos, en este caso en respuesta a la alimentación o a ciertas feromonas. El primero de todos ellos ocurre a partir del segundo día de vida: las larvas que se van a convertir en reinas, empiezan a alimentarse solo de jalea real, mientras que las que serán obreras se alimentan de jalea, miel y polen. Analizando la expresión génica de las larvas hay diferencias entre las que se alimentan solo de jalea y las demás. También hay diferencias con las larvas de menos de dos días, que aún no tienen definido su destino en la colmena.

Pero la cosa no se queda ahí. La feromona mandibular secretada por la reina influye en la expresión génica en el cerebro de las obreras, inhibiendo la reproducción, activando genes relacionados con las tareas en el interior de la colmena e inhibiendo las tareas en el exterior. De esta manera, se podría llegar a decir que la determinación de castas y la división del trabajo en esta especie dependen de la epigenética. Sobre todo teniendo en cuenta que una proteína que favorece la metilación tiene el mismo efecto que la jalea real sola: crea reinas.

Así, podemos decir que las señales epigenéticas (y, por ende, la regulación de la expresión de los genes) están íntimamente ligadas a los factores ambientales que actúan sobre el cuerpo. Y, tal y como se ha insinuado, podría ser que las modificaciones pudieran pasar de una generación a otra. Pero eso es material para otro post.

DH

Para más información:

  • Misteli, T. 2015. “La vida interior del genoma”. Temas IyC 81: 4-11
  • González Romero, R.; Ausió, J.; Méndez, J. & Eirin López, J.M. 2015. “El papel clave de las histonas”. Temas IyC 81: 20-27
  • Daga, R.R.; Salas-Pino, S. & Gallardo, P. (2015). “La función reguladora del genoma”. Temas IyC 81: 28-35
  • Jirtle, R.L. & Weidman, J.R. (2015). “La impronta genética”. Temas IyC 81:36-43
  • Wayt Gibbs, W. 2015. “El nacimiento de la epigenética”. Temas IyC 81: 44-50
  • Skinner, M.K. 2015. “Un nuevo tipo de herencia”. Temas IyC 81: 52-59:
  • Jordà, M. Peinado, M.A. 2015. “Regulación génica y el comportamiento social de las abejas”. Temas IyC 81: 60-63.
  • Piferrer, F. 2015. “Epigenética, temperatura y sexo”. Temas IyC 81: 64-65.
  • Jiménez Chillarón, J.C. 2015. “El origen fetal de las enfermedades”. Temas IyC 81: 66-67
  • Wolf, C. 2015. “Entre la herencia y la experiencia”. Temas IyC 81: 68-72.
  • Nestler, E.J. 2015. “Los interruptores ocultos en la mente”. Temas IyC 81: 75-81.
  • Nestler, E.J. 2015. “El estrés deja su huella molecular”. Temas IyC 81: 82-85.
  • Birney, E. 11 septiembre 2015. “Why Im sceptical about the idea of genetically inherited trauma epigenetics“. The Guardian.
  • Agencia SINC. 26 mayo 2016. “Los daños de la desnutrición duran toda la vida y se transmiten a los hijos“. SINC.
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2 comentarios el “El ambiente que afecta a nuestros genes

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