Los recuerdos epigenéticos se transmiten a 14 generaciones sucesivas, según revela investigación

El pasado de nuestros antepasados sigue vivo a través de nosotros: Una investigación innovadora 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 producirse a lo largo de una escala temporal de millones de años, el cambio genético puede transpirar en tiempo biológico real a través de unas nanopartículas conocidas como exosomas.

Hasta hace poco, se creía que nuestros genes dictaban nuestro destino. Que estamos predestinados a padecer las enfermedades que en última instancia nos acosan en función del código indescifrable preconectado y escrito en piedra en nuestro material genético. Sin embargo, el floreciente campo de la epigenética está cambiando estos principios y dando paso a una escuela de pensamiento en la que se considera que la influencia predominante en la expresión genética y en la ausencia de enfermedades crónicas o en la afectación de las mismas es la educación, no la naturaleza.

Epigenética: La desaparición del determinismo biológico

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

Las modificaciones postraduccionales de las proteínas histónicas son 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 acetilos y formas de ARN llamadas pequeños ARN de interferencia y microARN (1). Estas modificaciones químicas de la cromatina influyen en su estructura tridimensional, que a su vez rige su accesibilidad para la transcripción del ADN y dicta 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 deletéreo 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, las disfunciones neuroconductuales y cognitivas, 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 provocar patrones aberrantes de metilación del ADN e interrumpir las vías de señalización (1).

Los genes cargan la pistola, el entorno aprieta el gatillo

Sin embargo, los productos farmacéuticos no son los únicos agentes que pueden inducir alteraciones epigenéticas. El hecho de haber nacido por vía vaginal o por cesárea, de haber sido amamantado o alimentado con biberón, de haber sido criado con una mascota en casa o de haber padecido ciertas enfermedades en la infancia, todo ello influye en la expresión epigenética. Tanto si es sedentario, como si reza, fuma, medita, hace yoga, tiene una amplia red de apoyo social o está alejado de su comunidad, todas sus elecciones de estilo de vida influyen en su riesgo de padecer enfermedades a través de los mecanismos de la epigenética.

De hecho, los Centros para el Control de Enfermedades (CDC) afirman que la genética solo es responsable del 10 por ciento de las enfermedades, y que el 90 por ciento restante se debe a variables ambientales (2). Un artículo publicado en la Public Library of Science One (PLoS One) titulado «Los factores genéticos no son las principales causas de las enfermedades crónicas» se hace eco de estas afirmaciones, citando que las enfermedades crónicas son solo un 16,4 por ciento genéticas, y un 84,6 por ciento ambientales (3). Estos conceptos tienen sentido a la luz de las investigaciones sobre el exposoma, la medida acumulativa de todas las agresiones ambientales en las que incurre un individuo a lo largo de su vida y que determinan la susceptibilidad a la enfermedad (4)

Al delinear la totalidad de las exposiciones a las que está sometido un individuo a lo largo de su vida, el exposoma puede subdividirse en tres dominios superpuestos y entrelazados. Un segmento del exposoma, denominado entorno interno, se compone de procesos innatos al organismo que inciden en el medio celular. Esto abarca las hormonas y otros mensajeros celulares, el estrés oxidativo, la inflamación, la peroxidación lipídica, la morfología corporal, la microbiota intestinal, el envejecimiento y el estrés bioquímico (5).

Otra parte del exposoma, el entorno externo específico, se compone de exposiciones que incluyen patógenos, radiación, contaminantes químicos y agentes contaminantes, e intervenciones médicas, así como elementos dietéticos, de estilo de vida y ocupacionales (5). En un nivel sociocultural y ecológico aún más amplio se encuentra el segmento del exposoma denominado entorno externo general, que puede circunscribir factores como el estrés psicológico, la situación socioeconómica, 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

Anteriormente, los científicos especulaban con que los cambios epigenéticos desaparecían con cada nueva generación durante la gametogénesis, la formación de espermatozoides y óvulos, y después de la fecundación. Sin embargo, esta teoría fue cuestionada por primera vez por una investigación publicada en la revista Science, que demostró que la exposición transitoria de ratas preñadas al insecticida metoxicloro, un compuesto estrogénico, o al fungicida vinclozolina, un compuesto antiandrogénico, provocó un aumento de la incidencia de la infertilidad masculina y una disminución de la producción y la viabilidad de los espermatozoides en el 90 por ciento de los machos de cuatro generaciones posteriores a las que se hizo un seguimiento (1).

En particular, estos efectos reproductivos se asociaron con alteraciones 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: «La capacidad de un factor ambiental (por ejemplo, un disruptor endocrino) para reprogramar la línea germinal y promover un estado de enfermedad transgeneracional tiene importantes implicaciones para la biología evolutiva y la etiología de las enfermedades» (6, p. 1466). Esto puede sugerir que los productos de cuidado personal cargados de fragancias que alteran el sistema endocrino y los productos de limpieza comerciales a los que todos estamos expuestos pueden desencadenar problemas de fertilidad en múltiples generaciones futuras.

Herencia transgeneracional de episodios traumáticos: La experiencia de los padres determina los rasgos de la descendencia

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 destacada necesaria para su supervivencia (7). En un estudio, los investigadores introdujeron acetofenona, una sustancia química parecida a la cereza, en las cámaras de ratones mientras les administraban descargas eléctricas, condicionando a los ratones a temer el olor (7). Esta reacción se transmitió a dos generaciones sucesivas, que se estremecieron significativamente más en presencia de la acetofenona a pesar de no haberla encontrado nunca en comparación con los descendientes de los ratones que no habían recibido este condicionamiento (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 olfativos, así como una mayor representación del receptor que percibe el olor en comparación con los ratones de control y su progenie (7). Estos cambios fueron transmitidos por mecanismos epigenéticos, como lo ilustran las pruebas de que los genes que perciben la acetofenona en los ratones temerosos estaban hipometilados, lo que puede haber potenciado la expresión de los genes receptores de olores durante el desarrollo que conduce a la sensibilidad a la acetofenona (7).

La experiencia humana de la hambruna y la tragedia abarca varias generaciones

El estudio de los ratones, que ilustra cómo las células germinales (óvulos y espermatozoides) muestran una plasticidad y una adaptabilidad dinámicas en respuesta a las señales ambientales, tiene su reflejo en los estudios humanos. Por ejemplo, la exposición a ciertos factores de estrés, como la hambruna durante el periodo de gestación, se asocia a una mala salud de la descendencia. Se demostró que las mujeres que pasan hambre antes de la concepción de su descendencia dan a luz a niños con una salud mental y una calidad de vida inferiores, por ejemplo (8).

Los estudios también destacan que «la exposición materna a la hambruna en el momento de la concepción se relacionó con la prevalencia de los principales trastornos afectivos, los trastornos antisociales de la personalidad, la esquizofrenia, la disminución del volumen intracraneal y las anomalías congénitas del sistema nervioso central» (8). La exposición gestacional a la hambruna holandesa de mediados del siglo XX también se asocia a una menor salud percibida (9), así como a una mayor incidencia de enfermedades cardiovasculares, hipertensión y obesidad en la descendencia (8). La desnutrición materna durante el embarazo conduce a la adiposidad neonatal, que es un predictor de la futura obesidad (10), en los nietos (11).

El impacto de la epigenética también queda ejemplificado por la investigación sobre los efectos intergeneracionales del trauma, que pone de manifiesto que los descendientes de las personas que sobrevivieron al Holocausto presentan perfiles hormonales de estrés anormales, y una baja producción de cortisol en particular (12). Debido a su respuesta alterada al cortisol y a su reactividad al estrés, los hijos de los supervivientes del Holocausto suelen tener un mayor riesgo de padecer trastorno de estrés postraumático (TEPT), ansiedad y depresión (13).

La exposición intrauterina al estrés materno en forma de violencia de pareja durante el embarazo también puede provocar cambios en el estado de metilación del receptor de glucocorticoides (GR) de sus hijos adolescentes (14). Estos estudios sugieren que la experiencia traumática de un individuo puede predisponer a sus descendientes a padecer enfermedades mentales, problemas de comportamiento y anomalías psicológicas debido a la «programación epigenética transgeneracional de los genes que operan en el eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal», un complejo conjunto de interacciones entre las glándulas endocrinas que determinan la respuesta al estrés y la resiliencia (14).

Las células del cuerpo pasan la información genética directamente a los espermatozoides

No solo eso, sino que los estudios están poniendo de manifiesto que la información genética puede transferirse a través de las células de la línea germinal de una especie en tiempo real. Estos hallazgos, que cambian el paradigma, anulan la lógica convencional que postula que el cambio genético se produce a lo largo de una prolongada escala temporal 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 consistió en un xenotransplante, un proceso en el que se injertan células vivas de una especie en un receptor de otra especie. En concreto, se trasplantaron a ratones células tumorales de melanoma humano modificadas genéticamente para que expresaran genes de una enzima trazadora fluorescente llamada plásmido codificador de EGFP. Los experimentadores descubrieron que se liberaban en la sangre de los animales moléculas con información que contenían el trazador EGFP (15). Entre las moléculas rastreables por la EGFP se encontraron los exosomas, o «vesículas nanoestructuradas especializadas derivadas de compartimentos endocíticos que son liberadas por muchos tipos de células» (16, p. 447).

Los exosomas, que son sintetizados por todas las células vegetales y animales, contienen repertorios de proteínas distintos y se crean cuando se produce la gemación hacia el interior de la membrana de los cuerpos multivesiculares (MVB), un tipo de orgánulo que sirve como compartimento de clasificación unido a la membrana dentro de las células eucariotas (16). Los exosomas contienen microARN (miARN) y ARN pequeños, tipos de ARN no codificantes que participan en la regulación de la expresión génica (16). En este estudio, los exosomas entregaron ARN a las células espermáticas maduras (espermatozoides) y permanecieron almacenados allí (15).

Los investigadores destacan que este tipo de ARN puede comportarse como un «determinante transgeneracional de variaciones epigenéticas heredables y que el ARN del espermatozoide puede transportar y entregar información que cause variaciones fenotípicas en la progenie» (15). En otras palabras, el ARN transportado a los espermatozoides por los exosomas puede presidir la expresión génica de forma que cambie los rasgos observables y el riesgo de enfermedad de la descendencia, así como su morfología, desarrollo y fisiología.

Este estudio fue el primero en dilucidar la transferencia de información mediada por el ARN de las células somáticas a las germinales, lo que fundamentalmente anula lo que se conoce como la barrera de Weisman, un principio que establece que el movimiento de la 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 permanece independiente de las células somáticas y de la experiencia de los padres (15).

Además, esto puede tener implicaciones en 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 puede conciliarse con el hecho de que se observaron vesículas similares a los exosomas en varios mamíferos (15), incluido el ser humano, muy cerca de los espermatozoides en estructuras anatómicas como el epidídimo, así como en el líquido seminal (19). Estos exosomas pueden propagarse posteriormente a las generaciones futuras con la fecundación y aumentar el riesgo de cáncer en la descendencia (20).

Los investigadores concluyeron que los espermatozoides pueden actuar como depositarios finales de la información derivada de las células somáticas, lo que sugiere que las agresiones epigenéticas 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 a lo largo de la vida de un organismo se transmiten a la descendencia, un concepto que la genética moderna rechazaba antes de que la epigenética entrara en escena. De este modo, los espermatozoides son capaces de asimilar espontáneamente moléculas exógenas de ADN y ARN, comportándose a la vez como vectores de su genoma nativo y de material genético extraño extracromosómico que «luego se entrega a los ovocitos en la fecundación con la consiguiente generación de animales fenotípicamente modificados» (15).

Los cambios epigenéticos duran más de lo previsto

En un estudio reciente, se manipularon gusanos nematodos para que albergaran un transgén para una proteína fluorescente, que hacía que los gusanos brillaran bajo la luz ultravioleta cuando se activaba el gen (21). Cuando los gusanos se incubaron a una temperatura ambiente de 20° Celsius (68° Fahrenheit), se observó un brillo insignificante, lo que indica una 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 brillaron intensamente (21).

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

Futuras direcciones: ¿Hacia dónde vamos?

En conjunto, las investigaciones mencionadas desafían las leyes mendelianas tradicionales de la genética, que postulan que la herencia genética se produce exclusivamente a través de la reproducción sexual y que los rasgos se transmiten a la descendencia a través de los cromosomas contenidos en las células de la línea germinal, y nunca a través de las células somáticas (corporales). En efecto, esto demuestra la existencia de una herencia transgeneracional no mendeliana, en la que se transmiten a la progenie rasgos independientes de los genes cromosómicos, lo que da lugar a fenotipos persistentes que perduran a través de las generaciones (22).

Esta investigación confiere un nuevo significado al principio de la administración de siete generaciones que enseñan los nativos americanos, que exige que tengamos en cuenta el bienestar de las siete generaciones venideras 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 a nuestros cuerpos, la contaminación y los tóxicos que impregnan el paisaje y penetran en nuestros cuerpos, el suelo carente de nutrientes que genera alimentos pobres en micronutrientes, las alteraciones 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 de mala salud y en la disminución de la calidad de vida de un número insospechado de generaciones posteriores.

Los peligros de la agricultura moderna, la revolución industrial y la vida contemporánea son los «impulsores conocidos o sospechosos de los procesos epigenéticos… incluidos los metales pesados, los pesticidas, los gases de escape del diesel, el humo del tabaco, los hidrocarburos aromáticos policíclicos, las hormonas, la radiactividad, los virus, las bacterias y los nutrientes básicos» (1, p. A160).

Sin embargo, por casualidad, muchos aportes, como el ejercicio, la atención plena o mindfulness y los componentes bioactivos de las frutas y verduras, como:

-el sulforafano de las verduras crucíferas,

-el resveratrol de las uvas rojas,

-la genisteína de la soja,

-el sulfuro de dialilo del ajo,

-la curcumina de la cúrcuma,

–betaína de la remolacha, y

–catequina del té verde

pueden modificar favorablemente los fenómenos epigenéticos «bien inhibiendo directamente las enzimas que catalizan la metilación del ADN o las modificaciones de las histonas, bien alterando la disponibilidad de los sustratos necesarios para esas reacciones enzimáticas» (23, p. 8).

Esto subraya que el aire que respiramos, los alimentos que comemos, los pensamientos que permitimos, las toxinas a las que nos exponemos y las experiencias que vivimos 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.

Publicado por GreenMedInfo.com

Referencias

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