Epigenética – BrainFacts.org

¿Es “lo natural” o “lo adquirido” lo que influye en el comportamiento y los resultados de la salud? Los investigadores ahora saben que estos factores no son independientes: la experiencia y el medio ambiente (“lo aprendido”) modifican los genes (“lo innato”) – un fenómeno conocido como epigenética.

Algunas de estas modificaciones pueden pasar a la siguiente generación, lo que sugiere que puede ser posible que nuestra vida conduzca a afectar a nuestros hijos y nietos. La investigación reciente ha hallado que la epigenética afecta a los procesos normales del cerebro – como el desarrollo o la memoria – y los procesos cerebrales anormales, como la depresión y la enfermedad. Una mayor investigación en este campo emergente podría conducir a nuevos tratamientos.

Human chromosomes
The environment affects genes, which are present in chromosomes (shown), without changing the genetic code. This process is called epigenetics. Ongoing research in animals and humans suggests epigenetics may be involved with brain health. Courtesy, with permission: Jane Ades, National Human Genome Research Institute
 

La hambruna y un ratón gordo conducen a un avance

“Se nace o se hace” a menudo se establece como un conflicto: ¿Son genes o el medio ambiente lo que influye en los comportamientos y la salud? Décadas de investigación han ayudado a los científicos a aprender cómo el medio ambiente tiene un efecto enorme en los genes y en las generaciones posteriores, a veces en formas que nunca imaginaron.

De los hombres a los ratones

Durante el invierno de 1944-45, el ejército alemán cortó el suministro de alimentos a la parte occidental de los Países Bajos, lo que produjo en una gran hambruna de cinco meses. Décadas más tarde, los investigadores notaron algo peculiar en los hijos mayores de edad nacidos de madres que estaban en el primer trimestre del embarazo durante la hambruna (aumento de las tasas de obesidad y enfermedades cardiovasculares) en comparación con la población general. Estos resultados demostraron que la dieta de la madre puede influir en la salud de sus hijos, pero cómo esta información se pasa entre las generaciones era desconocido.

En 2003, los científicos que estudian el ratón agouti, un ratón gordo de color amarillo con una mayor tendencia a la diabetes y el cáncer, descubrieron que podían cambiar los resultados de la salud de los ratones por la alimentación con los suplementos dietéticos a sus madres antes y durante el embarazo. Los suplementos trabajaron añadiendo una marca química a los genes, especialmente a los implicados en el color del pelaje y la alimentación. El resultado: las madres obesas amarillas dieron una descendencia magra y saludable con pelajes marrones.

An obese yellow Agouti mouse and a skinny brown Agouti mouseAlthough agouti mice share identical DNA, the presence or absence of chemical marks on genes leads to distinct coat colors. Unlike agouti mice with brown coats, those with yellow coats tend to be overweight, with an increased risk of diabetes and cancer. Researchers found they could change the health outcomes and coat colors of agouti mice by feeding dietary supplements to their mothers before and during pregnancy. Randy Jirtle, PhD, Duke University.

Del Ambiente a los Genes

A partir de estos y otros estudios, los investigadores identificaron el mecanismo por el que el medio ambiente puede modificar la información genética, más allá de cambiar el código genético: el manual de instrucciones para la vida. Una respuesta parece que se encontró en la fuerza con la que la doble hélice de ADN se enrolla.

Cuando no está en uso, el ADN está bien bobinado en carretes de proteínas dentro de la célula. Las células están constantemente añadiendo o quitando marcas químicas – por lo general grupos metilo al ADN o grupos acetilo para los carretes. Algunas marcas permiten relajarse a las hebras de ADN fuertemente enrolladas, dejando al descubierto su secuencia genética. Otras fomentan el bobinado estrecho del ADN, lo que garantiza que el gen se mantiene fuera de los límites.

Ya en la década de 1970, los investigadores del cáncer conocía que este proceso tenía un papel en el crecimiento celular, pero el efecto que podría tener en el cerebro y la conducta no estaba claro.

Epigenetic marks on histones
Cells add or remove chemical groups (purple diamonds), known as epigenetic marks, to genes or protein spools called histones upon which DNA is tightly wound. The marks affect which genes are turned on and off. National Institute of General Medical Sciences

La investigación en animales sugiere que la experiencia de la vida afecta al cerebro y la conducta

Las experiencias y el medio ambiente cambian las marcas químicas (etiquetas epigenéticas) en el ADN, lo que determina si el ADN está holgadamente enrollado y  disponible, o severamente enrrollado y fuera de límites. ¿Por qué es esto importante? Las células pueden activar los genes en el ADN enrollado holgadamente, pero es difícil activar un gen que se esconde en una bobina apretada.

¿Qué significa esto para el cerebro y el comportamiento? Las células podría tener más fácil o difícil la puesta en funcionamiento de los genes implicados en la alimentación o la emoción, por ejemplo, a causa de las etiquetas epigenéticas.

La Experiencia da forma al comportamiento y la memoria

Los investigadores encontraron que la experiencia temprana de la vida influyó en el estrés y los comportamientos del miedo en las ratas a través de este proceso. Varios estudios siguieron las interacciones entre las ratas madres y sus crías recién nacidas, distinguiendo entre las que presentaron una atención materna (cantidad de tiempo preparando y cuidando las crías) excesiva o deficiente. Las ratas criadas por madres de atención excesiva mostraron menos temor y comportamientos del estrés en la edad adulta.

Es importante destacar que los investigadores encontraron diferencias en las etiquetas epigenéticas en un gen relacionado con el estrés en los diferentes grupos de crías ya en la primera semana de vida. Estas diferencias se mantuvieron hasta la edad adulta. Sin embargo, el bloqueo de la adición de etiquetas epigenéticas invirtió el efecto del cuidado materno.

Los cambios epigenéticos en las células cerebrales también afectan a la capacidad de formar recuerdos, según la investigación con otros animales. Un estudio en ratas exploró las células cerebrales en el hipocampo, una región importante en la memoria. Se reveló que la realización de una tarea de memoria puso en marcha un gen para una enzima implicada en el marcado de ADN. El bloqueo de la enzima obstaculizó la capacidad de formar el recuerdo.

Los investigadores también encontraron que un “ambiente enriquecido”, con juguetes, ejercicio y atención extra, mejora de la memoria en ratones genéticamente alterados para tener déficits de memoria. Lo que es más, la descendencia de estos ratones se benefició del ambiente enriquecido, aunque nunca lo había experimentado en carne propia.

Estos resultados iniciales apuntan a un papel de la epigenética en los procesos del cerebro y el comportamiento. Sólo con la investigación en curso, los neurocientíficos comprenderán el alcance total de la epigenética.

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