El simple ejercicio físico ¡modifica la expresión del ADN!

Un equipo de investigadores del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia) coordinado por Juleen Zierath acaba de constatar que el simple ejercicio físicoproduce cambios prácticamente inmediatos ¡en el ADN!; especialmente entre las personas inactivas. Pudiendo por ejemplo retrasar la aparición de la diabetes al activar genes implicados en la oxidación de los músculos y la regulación de la glucosa. Se trata de un descubrimiento que abre las puertas a infinitas posibilidades terapéuticas porque si el mero hecho de hacer ejercicio o deporte durante unas horas es capaz de modificar la expresión del ADN, ¿qué no podrán hacer los alimentos, las plantas, los nutrientes ortomoleculares y, en el lado negativo, los traumas psíquicos y emocionales, los fármacos, las radiaciones electromagnéticas, etc? ¿Nacemos con un ADN que determina nuestra salud para siempre o éste puede modificarse con pensamientos comportamientos, productos o tratamientos adecuados? La respuesta, obviamente, es trascendente.

Cuanto más profundizan los biólogos en los más íntimos mecanismos de la vida más se ven obligados a redefinir sus convicciones sobre los genes y sus funciones. Muy especialmente respecto a la creencia de que nacemos con una genética que nos condiciona por completo debido a que apenas muta a lo largo de la existencia salvo por causa de las radiaciones u otros agentes altamente tóxicos ya que todo indica que no sólo nuestras células se renuevan cada cierto tiempo –al punto de que cada siete años todas han sido sustituidas- sino que sucede algo similar con el ADN pues hoy se sabe que lo que respiramos, bebemos, ingerimos, hacemos, pensamos o sentimos… ¡puede modificar cómo se expresa!

Buena prueba de ello es un reciente estudio realizado por los investigadores Juleen Zierath y Romain Barres en el Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia) -se publicó el pasado mes de marzo de 2012 en Cell Metabolism– ya que demuestra que el mero ejercicio físico puede retrasar la aparición de la diabetes al aumentar la expresión de determinados genes implicados en la oxidación de los músculos y la regulación de la glucosa. El trabajo indica concretamente que como consecuencia de la actividad física se pone en marcha en muy poco tiempo un proceso bioquímico conocido como metilación/desmetilación –uno de los procesos a través de los cuales se produce la activación o desactivación de nuestros genes (vea el recuadro adjunto)- que ayuda a explicar cómo la actividad física, además de hacernos más fuertes, protege el cuerpo de las llamadas enfermedades metabólicas.
El experimento fue sencillo: a 14 personas sanas pero sedentarias de ambos sexos -su edad media era de 25 años- se les tomaron pequeñas muestras de tejidos de los músculos de los muslos y luego se les pidió que pedalearan intensamente en una bicicleta estática durante un corto período de tiempo. Terminado el ejercicio se volvieron a biopsiar sus músculos y a continuación se compararon los resultados -centrándose en el estado de metilación de sus genes- con los de las muestras obtenidas antes. Pues bien, se constataría así que el ejercicio había modificado tramos de ADN que ponen en marcha el proceso de construcción de nuevas proteínas a fin de ayudar al cuerpo a descomponer la grasa y el azúcar para obtener energía de manera más eficiente; es decir, de genes implicados en el metabolismo energético como el PGC-1-α, el PPAR-δ y el PDK4. De ahí que los investigadores coligieran que “el ejercicio es una terapia que permite mantener la sensibilidad de los órganos a la insulina y prevenir la diabetes”.

Lo singular es que aseguran que basta hacer ejercicio intenso poco tiempo para que ese esfuerzo incida a nivel genético y ello permita reprogramar las células de los músculos para hacerlos más fuertes, resistentes y activos frente a trastornos metabólicos. Explicando que el efecto que se logra con ejercicio equivale al que se obtendría ingiriendo una gran cantidad de cafeína (más de 50 cafés bien cargados); claro que tal ingesta resultaría tóxica y daría lugar a calambres musculares, ansiedad y taquicardia.

Cabe añadir que lo que Zierath y Barres buscan con sus investigaciones es encontrar un método o producto que permita a las personas que no pueden realizar ninguna actividad física inducir modificaciones en el ADN de los músculos similares a los que se obtienen haciendo ejercicio.

Debemos en todo caso aclarar que los cambios que en el ADN produce la actividad física –al menos la esporádica- parecen ser puntuales y no permanentes; no suponen en principio pues ningún cambio en la naturaleza del gen ya que en el estudio citado los aumentos iniciales de la expresión génica, la metilación y los niveles de expresión volvieron a su punto de partida a las pocas horas. La genetista Charlotte Ling, investigadora epigenética de la Universidad de Lund (Suecia), cree sin embargo que si el ejercicio es regular y no esporádico el efecto sí puede ser permanente. “Si uno hace mucho ejercicio de forma habitual provocando cambios epigenéticos –afirma Ling- no sólo cambiará la expresión de los genes: a largo plazo cambiará también su genoma”.

Epigenéticoes pues un término clave. Hablamos de un concepto que si bien fue propuesto en 1942 por el biólogo escocésConrad Hal Waddington no fue hasta hace un par de décadas que alcanzó la importancia suficiente como para convertirse en una nueva rama de la Biología. ¿Y a qué se denomina Epigenética? Pues a la posibilidad real y constatada de incidir en la actividad de los genes aunque ello no implique que se modifique el código genético pero que, aún así, permite transmitir ese cambio a la siguiente generación. Por utilizar una analogía a veces citada por los biólogos para tratar de explicar su importancia podríamos decir que si el genoma es el hardware el epigenoma es el software. “Si quiero yo puedo cargar Windows en un Mac -dice Joseph Ecker, uno de los principales epigenetistas a nivel mundial-. El chip será el mismo -el mismo genoma- pero el software diferente. Y el resultado será también un tipo de célula diferente” (el lector puede profundizar en este ámbito leyendo en nuestra web -www.dsalud.com– el artículo que con el título Cómo saber si la patología que se padece se debe a un problema medioambiental publicamos en el nº 135).

LA EPIGENÉTICA

Cuando en abril de 2003 el mapa del genoma humano se desplegó por fin ante nuestros ojos los más optimistas dijeron que gracias a su conocimiento hasta las enfermedades más devastadoras podrían curarse. Sin embargo pronto se dieron de bruces con una realidad con la que no contaban: buena parte de lo que ocurre en nuestro organismo depende de que los genes, obedeciendo a interruptores bioquímicos, se activen o no. Y eso depende de las circunstancias ambientales. Cómo lo hacen y qué enzimas intervienen se ignora aún en gran medida pero lo cierto es que una vez que el gen es activado o desactivado se ponen en marcha procesos bioquímicos que acaban provocando por ejemplo que un gemelo sea esquizofrénico y el otro no a pesar de ser genéticamente iguales, que lo que comió la madre durante el embarazo sea la causa de la obesidad de un hijo o de que alguien desarrolle cáncer u otra enfermedad.

La Epigenética confirma pues la poderosa influencia que los conflictos psicoemocionales, el estrés, la alimentación o los tóxicos medioambientales tienen sobre la activación o no de genes concretos, algo que puede marcar la diferencia entre estar sano o enfermar. En todo caso quizás el hallazgo más importante que se desprende de los estudios efectuados hasta ahora en este ámbito es que los cambios epigenéticos dejan una huella que se transmite de una generación a la siguiente.

La importancia de la metilación –una de las vías posibles para actuar en el ADN- en la alteración de las características físicas de un organismo se postuló ya en la década de los setenta del pasado siglo XX pero  no fue hasta 2003 cuando el oncólogo Randy Jirtle -de la Universidadde Duke (Carolina del Norte, EEUU)- y uno de sus estudiantes de postdoctorado, Robert Waterland, averiguaron hasta qué punto. Y es que ese año llevaron a cabo un experimento con ratones con una forma única regulada del gen agouti, un gen que imprime bandas amarillas sobre su piel y los hace propensos a la obesidad y la diabetes cuando se expresa de forma continua. Resulta que alimentaron a un grupo de ratas preñadas con una dieta rica en vitaminas del grupo B –especialmente ácido fólico y vitamina B12– sabiendo que ello altera la capacidad de expresión del gen agouti en el útero dejando al otro grupo de ratas preñadas genéticamente idénticas sin ese tipo de nutrición prenatal… y pronto constataron que sin alterar directamente la estructura genómica del ADN, simplemente dándoles esas vitaminas, las madres agouti parieron crías sanas de color marrón y peso normal que ya no eran propensas a la diabetes. Y desde entonces muchos otros estudios han demostrado el poder del medio ambiente sobre la expresión génica.

En suma, hasta entonces se creía que los seres vivos llegamos a la vida con un manual cerrado e inalterable que detallaba nuestros componentes, su orden y función, cómo teníamos que ser físicamente y hasta qué enfermedades podríamos padecer. Dando a los médicos la posibilidad de achacar a la genética todas las patologías cuyas causas ignoran; es decir, la inmensa mayoría. Se generaría así la convicción de que el aire que respiramos, el agua que bebemos, los alimentos que ingerimos, la ropa que vestimos, el lugar en el que habitamos, los químicos que nos intoxican o los conflictos y traumas que vivimos tienen menor importancia para la salud que la genética con la que nacemos. Es más, muchos creyeron que un comportamiento anómalo propio no afectaría a sus hijos a los que entregarían el mismo manual genético inalterable que ellos recibieron de sus padres para que sus vástagos pudieran empezar de cero. Y hoy se sabe que  no es así. La Epigenética ha demostrado que todo ello puede provocar cambios en los genes, dañar el ADN y transmitir ese daño a nuestros hijos y descendientes. Luego con nuestros malos hábitos de hoy podemos estar predisponiendo a nuestros hijos -antes siquiera de concebirlos- a la enfermedad e, incluso, a una muerte prematura. De hecho tal es probablemente la causa de muchas de las enfermedades hereditarias.  Solo que siendo esto así es muy probable que pueda actuarse a la inversa, que con unos hábitos saludables mantenidos en el tiempo podamos mejorar el ADN que recibimos y transmitir uno mejor a nuestros descendientes.

EL IMPACTO AMBIENTAL EN LOS GENES

En uno de los estudios más significativos de los últimos meses -publicado en Plos One on line el pasado mes de marzo de 2012- un equipo dirigido por Michael Skinner -investigador de la Universidadde Washington (EEUU)- ha demostrado que las sustancias tóxicas presentes en nuestro medio ambiente tienen efectos negativos no sólo en el animal expuesto a ellas sino en sus descendientes durante al menos las tres siguientes generaciones. Los investigadores probaron un grupo de pesticidas (DEET y permetrina, repelentes de insectos), un grupo de plásticos (ftalatos y bisfenol A), la dioxina TCDD (Tetrachlorodibenzo-p-dioxin) y una mezcla de hidrocarburos (JP8, un combustible para aviones derivado del queroseno).

En una investigación anterior efectuada dos años antes -en 2010- Skinner y sus colegas habían demostrado ya efectos similares de un pesticida y fungicida. Pues bien, en esta ocasión expusieron a ratas preñadas a cantidades relativamente altas pero no letales de los compuestos mencionados y examinaron los cambios que sufrían tres generaciones de descendientes. Observarían así que las hembras alcanzaban la pubertad más temprano, aumentaban las tasas de decadencia y muerte de los espermatozoides y disminuía el número de folículos ováricos que más tarde se convierten en óvulos. Un trabajo que demuestra por primera vez que una amplia variedad de sustancias tóxicas promueven la enfermedad epigenética a través de generaciones.

El estudio fue financiado por el Ejército de Estados Unidos para estudiar los contaminantes a los que los soldados pueden estar expuestos y abre nuevos caminos para la comprensión de cómo la brutal exposición actual a tóxicos medioambientales está provocando la aparición en nosotros de numerosas patologías y predisponiendo a una peor salud a las próximas generaciones. Porque los contaminantes pueden llegar a condicionar nuestro futuro como especie a través de los cambios epigenéticos.

No esperábamos que todos ellos tuvieran efectos transgeneracionales -explicaría  Skinner-pero fue así. Pensamos que daría negativo para los hidrocarburos pero salió positivo. La capacidad de promover enfermedades transgeneracionales no es simplemente pues un aspecto único de un compuesto único sino una característica de muchos compuestos del medio ambiente”. Claro que la misma investigación tiene su lado positivo según Skinner ya que puede permitir identificar los biomarcadores afectados para poder actuar sobre ellos.

Otro ejemplo significativo de la Epigenética transgeneracional lo constituye el estudio presentado el pasado 2011 en la American Thoracic SocietyInternational Conference 2011 que demuestra que el tabaquismo materno provoca cambios en el ADN del feto por lo que los hijos de las madres que fuman durante el embarazo tienen mayor riesgo de padecer asma. “Estos resultados -diría Carrie Breton, profesora de Medicina Preventiva en la Escuela Keck de Medicina de la University of Southern California (USC)confirman los resultados de un estudio previo y aportan evidencias convincentes de que la exposición ambiental al humo del tabaco durante el embarazo puede alterar los niveles de metilación del ADN”. Y la metilación del ADN, como dijimos antes, es un proceso que altera la función normal de un gen. En este caso los investigadores observaron que afecta al AXL, gen que juega un papel importante en muchos cánceres humanos y en la respuesta inmune. Las muestras de ADN recogidas de células de la mejilla de la madre y del niño para el estudio mostraron que la metilación del AXL estaba asociada a la exposición intrauterina al tabaquismo materno y no al de las abuelas. Otro dato significativo fue que el efecto fue mayor en las niñas que en los niños.

Estos dos estudios -y muchos otros- debieran llevar a la comunidad internacional a replantearse pues el papel de los productos químicos y otros tóxicos ambientales en la salud. Porque como vemos no sólo está en juego nuestra salud sino la de las próximas generaciones. Eva Jablonka -profesora de la Universidad de Cohn y del Instituto de Historia y Filosofía de la Ciencia y de las Ideas de Tel Aviv (Israel)- así lo postula tras analizar cientos de estudios científicos relacionados con la Epigenética y de ahí que a finales de marzo del 2011 abogara en una conferencia sobre Epigenética celebrada en Carolina del Norte (EEUU) por “volver a examinar todos los contaminantes ambientales que se introducen en los ecosistemas del planeta. Algunos de los pesticidas y fungicidas son supresores andrógenos y tienen muchos efectos sobre la expresión de genes que pueden ser heredados”.

EPIGENÉTICA Y ALIMENTACIÓN

Cómo nos alimentamos tiene en suma una clara influencia en nuestra salud pero ahora sabemos que también en la de nuestros hijos. Y de ahí que cómo se alimentaron nuestros abuelos -sobre todo aquellos que vivieron experiencias extremas en la guerra- permita explicar la salud de nuestros padres… y quizás hasta la nuestra. Hay ya estudios que así lo demuestran.

Uno de los más importantes fue el dirigido por la investigadora holandesa Tessa J. Roseboom quien estudió el impacto de las grandes hambrunas durante la II Guerra Mundial entre la población holandesa confirmando los efectos transgeneracionales en la salud de los descendientes de quienes las padecieron.Como se sabe, a finales de la Segunda Guerra Mundial más de 20.000 personas murieron de hambre en los Países Bajos. Y soportando el duro invierno y un embargo de alimentos un grupo de mujeres holandesas embarazadas dio a luz a una generación de bebés de tamaño relativamente pequeño, más propensos a desarrollar diabetes, obesidad y enfermedades cardiovasculares. Bueno, pues la sorpresa es que cuando esos niños crecieron y tuvieron sus propios hijos éstos también presentaban un tamaño reducido; lo que implica que el efecto del hambre en las madres holandesas se había perpetuado hasta afectar a sus nietos. Desafortunadamente en este caso no se midió la influencia del estrés emocional inherente a la dramática situación vivida.

Otros estudios realizados en seres humanos durante los diez últimos años han demostrado que el ambiente intrauterino -en particular la nutrición materna- juega un papel importante en la aparición de enfermedades complejas como la obesidad, la diabetes o la hipertensión en los descendientes durante la edad adulta. En julio de 2011 investigadores del Centre de Recherche de l’Institut du Cerveau et de la Moelle Epinière (CRICM, CNRS/UPMC/Inserm) y de la Unité de Nutrition Humaine (INRA/Université Clermont 1) estudiaron específicamente las consecuencias de la nutrición materna durante el período perinatal (gestación seguido de la lactancia) en las modificaciones epigenéticas del genoma. Hembras de ratones fueron alimentadas desde el primer día de gestación hasta el destete, ya fuera con una dieta que contenía un 22% de proteínas (ratones de control) o con una dieta baja en ellas (sólo un 10%). Luego, tras el destete, a los ratoncitos de ambos grupos se les alimentó de la misma manera. Sin embargo el resultado fue que los ratones jóvenes cuyas madres habían recibido una dieta baja en proteínas al llegar a adultos fueron más delgados y presentaron distintos trastornos metabólicos. Los investigadores concluyeron que el déficit de proteínas provocó la desmetilación del gen de la leptina, molécula crucial para el equilibrio energético del cuerpo ya que es la hormona que regula las reservas de grasa. El trabajo según los investigadores demuestra que ciertas circunstancias ambientales dejan una “huella” en los genes del feto que dura toda la vida.

Y de los animales a los humanos: un estudio internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Southampton (Inglaterra) realizado en colaboración con equipos de Nueva Zelanda y Singapur –se publicaría en abril de 2011en la revista Diabetes– demostró por primera vez que durante el embarazo la dieta de la madre puede alterar la función del ADN del hijo. La investigación demostró que el efecto tiene lugar además independientemente del mayor o menor peso de la madre y del peso del hijo al nacer. Los investigadores midieron los cambios epigenéticos en cerca de 300 niños al nacer y demostraron que estos cambios predecían ajustadamente el grado de obesidad que alcanzaron después entre los seis y nueve años de edad.

Hemos demostradopor primera vez-afirmaría Keith Godfrey, profesor de Epidemiología y Desarrollo Humano de la Universidad de Southampton y director del estudio– que la susceptibilidad a la obesidad no sólo puede atribuirse a la combinación de nuestros genes y nuestro estilo de vida sino que puede provocarla algo que influyera al bebé en el útero durante su desarrollo, incluyendo lo que la madre comió. La nutrición de la madre durante el embarazo puede provocar importantes cambios epigenéticos que contribuyan a aumentar el riesgo de obesidad infantilen su descendencia. Este estudio indica que entre las medidas para prevenir la obesidad infantil debe estar la de mejorar la nutrición de la madre y controlar el desarrollo del bebé en el útero”.

Peter Gluckman, miembro del equipo perteneciente al Singapore Institute of Clinical Sciences,añadiría por su parte: “Nuestro estudio ofrece la evidencia más convincente recogida hasta ahora de que intervenir sólo durante la vida adulta no revertirá la actual epidemia de enfermedades crónicas; tanto en las sociedades desarrolladas como en las poblaciones con bajos niveles socio-económicos”.

EPIGENÉTICA Y EMOCIONES

En suma, es obvio que tanto los tóxicos medioambientales como la alimentación pueden producir cambios epigenéticos que condicionen la vida de nuestros descendientes. Pero, ¿y el estrés o los traumas emocionales?

“Hay una amplia discusión sobre si los efectos del estrés pueden transmitirse a la siguiente generación aunque no haya cambios en las secuencias de ADN–explica Shunsuke Ishii del Instituto Tsukuba RIKEN de Japón-. Muchas personas tenían dudas sobre esa posibilidad dado que el mecanismo es desconocido pero nuestros hallazgos demuestran que realmente puede ocurrir”. Y es que mediante un experimento con moscas de la fruta Ishii y sus colegas han confirmado que cuando éstas están expuestas a condiciones de estrés el gen ATF-2 -del que también somos portadores los seres humanos- se modifica provocando cambios en la expresión génica; cambios en la estructura genómica que se transmiten de una generación a la siguiente. “Cuando los embriones fueron expuestos aestrés por calor durante varias generaciones –se dice en ese trabajo-el estado de la cromatina defectuosa se mantuvo varias generaciones aunque poco a poco volvió a su estado normal”.

Espero que la gente entienda –manifestaría Ishii- que el estrés puede cambiar varias expresiones génicas sin cambios de secuencia en el ADN”. Modificaciones que a su juicio juegan un papel importante en las enfermedades cardíacas y la diabetes así como en patologías neurológicas como la esquizofrenia. El investigador agregaría que los organismos más jóvenes son más sensibles a este tipo de estrés inducido por el cambio epigenético.

Y de nuevo del laboratorio a la realidad: tras los trágicos acontecimientos del 11 de septiembre de 2001 una psicóloga de la Escuela de Medicina Mount Sinai de Nueva York, Rachel Yehuda, estudió los efectos del estrés en un grupo de mujeres embarazadas que se encontraban dentro o cerca del World Trade Center midiendo en la saliva el nivel de cortisol -considerada la hormona del estrés porque el organismo la fabrica en situaciones de emergencia para ayudarnos a enfrentarnos a los problemas- al despertarse y al acostarse. Y el primer efecto que Yehuda constató es que esas madres dieron a luz a bebés más pequeños que las neoyorquinas no expuestas durante el embarazo al 11 de septiembre. Además el estrés dejó otras secuelas: “Sorprendentemente –se dice en el estudio-, los bebés de madresque desarrollaron trastorno por estrés postraumático también mostraron niveles de cortisol salival menores el primer año de vida”. 

EPIGENÉTICA Y GEMELOS 

Gracias a la Epigenética podemos también contestar hoy a una pregunta que siempre ha inquietado a los investigadores: ¿por qué con paquetes genéticos idénticos un gemelo puede llegar a desarrollar ciertas enfermedades consideradas hereditarias y el otro no? Uno de los primeros investigadores en abordar el problema fue Manel Esteller -Director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICRA) así como Jefe del Grupo de Epigenética del Cáncer- quien estudió a 40 parejas de gemelos en Europa registrando toda la información posible sobre ellos y sus hábitos. Para comprobar si había diferencias epigenéticas Esteller y su equipo secuenciaron el ADN de los gemelos e inyectaron sustancias químicas capaces de identificar conocidos marcadores epigenéticos. Y se encontraron con que los gemelos tienen patrones epigenéticos idénticos en el momento del nacimiento pero desarrollan diferencias más adelante que deben explicarse por influencias medioambientales. De hecho el análisis estadístico reveló que los gemelos de más edad eran epigenéticamente más diferentes que los gemelos más jóvenes. Y los gemelos criados por separado mostraron más diferencias epigenéticas que los criados juntos.

En esta misma línea la revista Human Molecular Genetics publicó en septiembre de 2011 un interesante estudio sobre esquizofrenia y trastorno bipolar en un gemelo sin que su hermano lo sufra. Lo que indica que los factores no genéticos juegan un papel importante en la aparición de estas enfermedades. El doctor Jonathan Mill, autor principal del trabajo en el Institute of Psychiatry del King’s College de Londres-, explicaría que estudiaron a 22 parejas de gemelos en las que uno de los hermanos sufría bien esquizofrenia bien trastorno bipolar mientras el otro estaba sano a fin de investigar las variaciones epigenéticas asociadas a esos trastornos. Para lo cual analizaron las diferencias de metilación en todo el genoma tras extraer a ambos muestras de ADN. Luego los resultados fueron comparados con muestras de ADN tomadas de material cerebral post-mortem de pacientes con trastornos psiquiátricos y pacientes de control apreciandoconsiderables diferencias asociadas a la enfermedad en sitios específicos del genoma. “Nuestros hallazgos -diría Mill- sugieren que no sólo las variaciones genéticas son importantes. Las diferencias epigenéticas que vemos nos pueden aportar más información acerca de las causas de la esquizofrenia y el trastorno bipolar ya que algunas alteraciones son específicas de cualquiera de estas enfermedades. Es importante destacar que los procesos epigenéticos son potencialmente reversibles y en ese sentido nuestra investigación podría abrir vías para el desarrollo de nuevos fármacos terapéuticos”.

FÁRMACOS Y PRODUCTOS NATURALES

La gran esperanza de la investigación epigenética en curso es que con el simple uso de un interruptor bioquímico se pueda “ordenar” a los genes que jueguen un papel u otro en muchas enfermedades, incluyendo el cáncer, la esquizofrenia, el autismo, el alzheimer, la diabetes y muchas otras que puedan permanecer en estado latente. Sin embargo no deberíamos olvidar que comportamientos naturales como un adecuado ejercicio físico y una correcta alimentación también pueden cambiar nuestros genes, nuestras vidas y las de nuestros hijos sin necesidad de fármacos. Y muchos productos naturales libres de toxicidad. Buena muestra de ello es la nueva investigación realizada sobre las posibilidades inmunitarias del té verde. En un estudio dirigido por Emily Ho pero realizado conjuntamente entre el Instituto Linus Pauling, la Universidad de Connecticut (EEUU) y la Universidad Nacional Changwon (Corea del Sur) se experimentó con un compuesto del té verde, el polifenol epigalocatequina galato oEGCG -del que se conocen bien sus características antiinflamatorias y anticancerígenas-, encontrándose con que su simple ingesta provoca cambios epigenéticos; concretamente induce una mayor producción de células T reguladoraspor el bazo y los nódulos linfáticos, encargadas de evitar que el sistema inmune se descontrole y de lugar a las denominadas enfermedades autoinmunes.

Ahora bien, ¿pueden los cambios epigenéticos llegar a ser permanentes? Se supone que si la presión del factor medioambiental desaparece las marcas epigenéticas también lo harán volviendo el código genético a su programación original. Sin embargo incluso si la herencia epigenética no dura para siempre puede llegar a ser muy poderosa.

Cabe añadir que en febrero de 2009 el Journal of Neuroscience publicó un trabajo según el cual incluso la memoria -proceso biológico y psicológico complejo- se puede mejorar de una generación a otra a través de la Epigenética. Larry Feig, bioquímico de la Universidad de Tufts en Boston (Massachusetts, EEUU), expuso a ratones con problemas genéticos de memoria a un ambiente rico en juegos, ejercicio y atención extra y mostraron pronto una mejoría significativa en la potenciación a largo plazo (PLT), forma de transmisión neuronal clave en la formación de la memoria. Lo apasionante es que sus descendientes conservaron esa mejora sin haber recibido esa atención especial.

Terminamos indicando que todos los investigadores mencionados coinciden en señalar que el futuro de la Epigenética pasa por encontrar ¡fármacos nuevos! obviando -interesadamente o no- que también los productos naturales y los hábitos sanos pueden actuar sobre los interruptores genéticos y modificar el curso de una enfermedad. Es más, lo logran las palabras. No se olvide que un grupo de científicos rusos dirigidos por el biólogo Peter Petrovich Gariaev –miembro de nuestro Consejo Asesor– llegó a la conclusión de que el ADN puede ser modificado mediante sonidos y frecuencias y, por tanto, por las palabras. Y es que nuestro ADN es, según esos investigadores, una especie de bioordenador capaz de recoger y transmitir información de su entorno a través de ondas a partir de las cuales pueden modificarse los patrones de comportamiento celular (lea en nuestra web –www.dsalud.com– los artículos que con los títulos ¡Las palabras pueden modificar el ADN!y ¡Vacunas de ondas para prevenir las enfermedades! aparecieron en los números 67 y 69).

Y no olvidemos tampoco que la proliferación de enfermedades raras y trastornos hereditarios que sufrimos hoy podría deberse a causas epigenéticas sufridas por generaciones anteriores. Así que no sería descabellado plantearse la posibilidad de modificar algunos hábitos de vida para intentar acabar con algún ciclo maldito familiar y llevar los genes a su estado original. Así de apasionante resulta la Epigenética.

Antonio F. Muro

Recuadro:


El silenciamiento de los genes

En el interior de las células existen tres sistemas que pueden interactuar entre sí para silenciar genes: la metilación del ADN, las modificaciones de las histonas y el silenciamiento asociado al RNA.

La metilación del ADN: se trata de un proceso químico que añade un grupo metilo –una molécula pequeña compuesta por un átomo de carbono y tres átomos de hidrógeno- al ADN. Es muy específico y siempre ocurre en una región en la que se encuentra un nucleótido citosina al lado de un nucleótido de guanina vinculados por un fosfato; generalmente en una zona conocida como CpG. Estas áreas CpG están metiladas por una de las tres enzimas denominadas metiltransferasas. La inserción de los grupos metilo cambia el aspecto y la estructura del ADN modificando las interacciones de un gen con la maquinaria que en núcleo de una célula se encarga de la transcripción.

Modificaciones de las histonas. Las histonas son proteínas y constituyen el principal componente de la cromatina que es el complejo de ADN y proteínas que componen los cromosomas. Las histonas actúan como un carrete alrededor del cual el ADN puede enrollarse. Cuando las histonas se modifican después de que son traducidas a proteínas pueden influir en la forma en que la cromatina está dispuesta lo que, a su vez, puede determinar si el ADN cromosómico asociado se transcribe o no. Si la cromatina no está en una forma compacta es activa y el ADN asociado puede ser transcrito. Y a la inversa, si la cromatina está condensada (creando un complejo llamado heterocromatina) entonces es inactiva y la transcripción del ADN no se produce. Hay dos maneras en que las histonas pueden ser modificadas: acetilación y metilación. Estos son procesos químicos que añaden ya sea un grupo acetilo o metilo, respectivamente, al aminoácido lisina que se encuentra en la histona.

Silenciamiento asociado al ARN. Los genes también pueden ser silenciados mediante mecanismos conocidos globalmente como ribointerferencias o interferencias por ARN (RNA interference o RNAi).


Acerca de la Epigenética

Entre noviembre de 2010 y mayo de 2011 Discovery DSALUD publicó de forma puntual una sección con el epígrafe Medicina Ambiental en el que en siete entregas –aparecidas en los números 132 a 138- dimos a conocer cómo en la actualidad estamos siendo intoxicados por el agua que bebemos, el aire que respiramos, los alimentos que ingerimos, la ropa que vestimos, los productos de higiene personal, los de limpieza, las radiaciones electromagnéticas artificiales, los aditivos alimentarios, los fármacos… La lista es interminable. Siendo especialmente peligrosas las radiaciones y las sustancias volátiles que se emiten al aire e inhalamos cada día sin poder evitarlo. En la revista hemos explicado asimismo que el conocido Dr. William Rea terminaría descubriendo tras varios años de investigación que pueden ser de hecho la causa de muchos de los casos de patologías tan diversas como la fibromialgia, la fatiga crónica, la esclerosis, la hiperactividad, el alzheimer, el parkinson, muchos cánceres y, especialmente, del Síndrome de Sensibilidad Química Múltiple, rebautizado hoy como Sensibilidad Química Múltiple o SQM y que describe la patología que sufren numerosas personas cuya característica es la reacción inmediata del cuerpo ante cualquier tóxico por pequeña que sea la cantidad. Asimismo entrevistamos al investigador norteamericano Martin Pall quien asegura que todas ellas así como el Autismo y el Trastorno de Estrés Postraumático se deben a una misma causa: el desequilibrio de lo que denomina Ciclo NO/ONOO porque cualquier interferencia en el mismo puede dar lugar a procesos inflamatorios, estrés oxidativo, menor producción de energía en las mitocondrias, mutaciones celulares, daños en el ADN de las células y proteínas, una excesiva actividad de neurorreceptores NMDA, la alteración del nivel de calcio intracelular y la desregulación de la proteína NF-kB. Y finalmente explicamos que ya están identificados los siete grupos de tóxicos a los que se considera responsables de tales patologías.

Un contexto en el que la doctora Pilar Muñoz Calero, presidenta de la Fundación Alborada (www.fundacion-alborada.org), le hablaría a nuestro director, José Antonio Campoy, de la importancia de la Epigenética. Pues bien, recuperamos parte de aquella entrevista para una mejor comprensión del texto central de este reportaje.

-Díganos: ¿hasta qué punto la genética individual es importante?

Nuestros genes condicionan pero no determinan. Los conocimientos actuales de Epigenética lo demuestran. De hecho el que éstos se expresen o se silencien depende de una serie de mecanismos como, entre otros, la metilación y la acetilación. Muchos médicos saben ya que la metilación puede estar alterada o dañada por factores ambientales. En suma, la genética la condiciona el ambiente en el que nos movemos y por eso la Medicina Ambiental es tan importante.

-¿Realmente está constatada la Epigenética?

-Los eventos epigenéticos son aquellas variaciones en la expresión de un gen que no se acompañan de cambios en la secuencia del ADN. Mire, para explicarlo voy a tener que dar algunos datos, quizás demasiado técnicos para algunos lectores pero que me parecen necesarios.

El ADN o Ácido Desoxirribonucleico es una macromolécula –concretamente un ácido polinucleótido, es decir, varios nucleótidos conectados entre sí como los vagones de un tren- que forma parte de todas las células y contiene la información genética usada en el desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos siendo responsable de la transmisión hereditaria. Estando cada nucleótido formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina, timina, citosina o guanina) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada “vagón” con el siguiente. Es decir, lo que distingue a un nucleótido de otro –un “vagón “de otro- es la base nitrogenada y por eso la secuencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases. Pues bien, es la disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena –en otras palabras, cómo están ordenados los cuatro tipos de “vagones” (adenina, timina, citosina y guanina) lo que codifica la información genética. Cabe añadir que el ADN -en los organismos vivos- se presenta como una doble cadena de nucleótidos –una doble hélice- en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno.

Ahora bien, para que la información que contiene el ADN pueda ser utilizada por nuestra maquinaria celular debe copiarse en primer lugar en unos trenes de nucleótidos más cortos y con unas unidades diferentes llamados ARN mediante un proceso denominado transcripción. Luego, una vez procesadas en el núcleo celular, las moléculas de ARN pueden salir al citoplasma para su utilización posterior. Y es pues la información contenida en el ARN la que se interpreta usando el código genético que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas según una correspondencia de un triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. En suma, la información genética -esencialmente: qué proteínas se van a producir en cada momento del ciclo de vida de una célula- se halla codificada en las secuencias de nucleótidos del ADN y debe traducirse para poder funcionar. Cabe añadir que en el interior de las células el ADN está organizado en unas estructuras llamadas cromosomas que durante el ciclo celular se duplican antes de que la célula se divida. Pues bien, el ADN se organiza en nucleosomas que no son sino un tipo de proteínas llamadas histonas que se agrupan en octámeros (cada octámero está en realidad formado por dos moléculas de cada una de las histonas H2a, H2b, H3 y H4).

Resumiendo diré que es la unión de las histonas y los factores de transcripción cuando se unen al ADN lo que dota a éste de su estructura tridimensional. Siendo al material genético completo de una dotación cromosómica a lo que se denomina genoma que, con pequeñas variaciones, es característico de cada especie. Denominándose a la estructura que envuelve a los nucleosomas cromatina. Es pues la cromatina la que permite el empaquetamiento del ADN en un espacio tan reducido. En suma, las histonas –proteínas formadas por los aminoácidos lisina y arginina- son básicas para que el ADN pueda enrollarse y formar cadenas inmensamente largas. Y eso es posible porque esos dos aminoácidos tienen carga positiva y el ADN negativa siendo esa diferencia de polaridad lo que hace que se mantengan unidos.

Esto es lo que explica que un estímulo ambiental pueda hacer que un gen se exprese o no. Dependerá de si ese elemento o agente es un factor de metilación –que consiste en añadir grupos metilo-, de acetilación, de fosforilación, de ubiquitinación… Porque si produce metilación el gen puede quedar empaquetado” y no expresarse mientras que si hay acetilacion se “desempaqueta” y el gen se expresa.

Esto es así porque en los procesos de metilación y acetilación se produce bien una mayor polaridad de positivo y negativo -con lo cual la unión entre la histona y el ADN es más fuerte- o una despolarización –en la que se producen o dos positivos o dos negativos con lo cual se repelen, se separan-. Es lo que se llama compactactación o descompactación de la cromatina y así se produce la expresión o silenciamiento de un gen. En suma, por eso los factores medioambientales pueden lograr que se exprese o se silencie un gen.  Ahora bien, los tóxicos ambientales, además de influir en los procesos de metilación y acetilación, pueden dañar los propios genes. Lo explica muy bien en sus obras el Dr. Martin Pall al que ustedes entrevistaron.

 

Este reportaje aparece en
149
Mayo 2012
Ver número