¿Por qué uno de los gemelos idénticos puede tener una cardiopatía a los 50 años, mientras que el otro está corriendo maratones en perfecto estado de salud?
Según el doctor Carlos Guerrero Bosagna, parece que esto se debe a la relación entre lo innato y lo adquirido, o tal vez, a lo que llamamos epigenética.
En este sentido, según Guerrero-Bosagna, la epigenética se encarga de estudiar la interacción que ocurre entre los genes y el ADN, con las muchas moléculas pequeñitas al interior de las células, las cuales, pueden activar o desactivar genes.
Pensemos que nuestro ADN es como un libro de recetas donde la moléculas pequeñitas deciden qué va en una receta y cómo se prepara. Las moléculas en sí no son las que toman las decisiones, sino, más bien su presencia y concentración es lo que hace la diferencia.
Esto significaría que, aunque hayamos nacido con una determinada información genética, los hábitos (ojalá saludables y duraderos) que vayamos adquiriendo en nuestra vida, pueden convertirnos en la mejor versión de nosotros mismos.
¿Cómo funciona la epigenética aplicada en el organismo?
Los genes y el ADN se expresan cuando se identifican entre ellos mismos y se transcriben en el ARN por estructuras llamadas ribosomas y que se traducen en proteínas. Así que son las proteínas las que en gran manera determinan las características y la función de una célula.
Los cambios epigenéticos pueden potenciar o interferir en la transcripción de genes específicos.
La interferencia se identifica en el ADN o las proteínas vecinas como que se etiquetan con pequeños marcadores químicos. A la serie de etiquetas químicas que se unen al genoma de una célula X se le denomina epigenoma.
Algunas de estas etiquetas, como las llamadas grupo metilo, inhiben la expresión del gene al descarrilar el mecanismo de transcripción celular o haciendo que la cadena de ADN se enrolle más firme alrededor del gene, haciéndolo inaccesible. El gene sigue ahí, pero apagado.
En el caso de potenciar la transcripción, algunas etiquetas químicas pueden develar el ADN haciendo que éste sea más fácil de transcribir, cosa que estimula la producción de la proteína que se ve afectada.
Los cambios epigenéticos pueden sobrevivir a la división celular lo que significa que pueden afectar a un organismo toda su vida y puede ser bueno, o malo en otros casos.
¿Cuándo empieza a funcionar la epigenética en el ser humano?
Las células de un embrión comienzan con un genoma maestro y a medida que se dividen, algunos genes se activan mientras que otros son inhibidos. Con el tiempo y a través de la reprogramación epigenética, algunas células se convierten en células de corazón, mientras que otras en células de hígado, por ejemplo.
Cada tipo de células, de las aproximadamente 200 que tiene el cuerpo humano, tienen como base el mismo genoma, pero un epigenoma particular.
Epigenoma: Conjunto de elementos que regulan los genes de un organismo y actúan sobre el genoma.
El epigenoma también hace parte de un diálogo entre genes y medio ambiente. Las etiquetas químicas que activan o inhiben los genes pueden estar influenciados por factores como dieta, exposición a sustancias químicas y medicamentos que con el tiempo pueden resultar en enfermedades.
Los cambios epigenéticos inducidos por el ambiente son, en parte, la razón de por qué gemelos genéticamente idénticos pueden crecer y tener vidas muy diferentes el uno del otro. Al ir creciendo, los epigenomas de los gemelos divergen pudiendo afectar la forma en que envejecen y su vulnerabilidad a enfermedades. Ha de saberse que hasta las experiencias sociales pueden causar cambios epigenéticos.
En un estudio donde mamás ratas no estuvieron lo suficientemente atentas a sus crías, los genes de los bebés que les ayuda a afrontar el estrés, se metilaron y se inhibieron. Parece ser que no acaba en esa generación, sino que puede ser hereditario. La mayoría de las etiquetas epigenéticas se borran cuando se forman los óvulos y los espermatozoides. Pero ahora la ciencia está detectando que algunas de esas huellas subsisten, pasando esos rasgos epigenéticos a la siguiente generación. (1)
Cómo malabarear con la epigenética
Las experiencias de su papá o su mamá siendo niños, o las decisiones tomadas en edad adulta, podrían posiblemente darle forma a su epigenoma como hijo o hija de ellos. A pesar de que los cambios se adhieren, no son necesariamente permanentes. Un estilo de vida equilibrado, llevando una alimentación saludable, ejercicio y evitando contaminantes, por ejemplo, podrían, a la larga, ayudar a un epigenoma sano.
Por ahora, la ciencia está empezando a entender cómo la epigenética puede, a través de una muestra de ADN, identificar la edad cronológica del sujeto en estudio y las implicaciones en su desarrollo humano como envejecimiento, enfermedades mentales, cardíacas y cáncer.
Una vez entendamos bien cómo es que epigenoma influencia nuestro organismo podríamos ser capaces de influenciar en él.
Los mecanismos epigenéticos
Hasta hoy se han descubierto tres mecanismos que controlan la expresión de los genes a nivel de las moléculas. El primero, ya lo vimos más arriba, se denomina Metilación y es como las etiquetas químicas que se le ponen a los genes para activarlos o inhibirlos.
El segundo mecanismo es la modificación química de las histonas de cromatina, tales como la acetilación. Es como el recetario que veíamos más arriba, este mecanismo puede cambiar la densidad y permitir el acceso a los genes para su activación.
El tercer mecanismo son los microARNs que son importantes para la regulación cuando se activan o se inhiben los genes.
El reloj epigenético anti-envejecimiento del doctor Steve Horvath
Lo que ha hecho el doctor Horvath es una prueba bioquímica que puede utilizarse para medir la edad utilizando los niveles de metilación del ADN que tienden a ser muy estables.
Los relojes de envejecimiento biológico y los bio-indicadores de envejecimiento encontrarán muchos usos en la investigación biológica, ya que la edad es una característica fundamental de la mayoría de los organismos.
Al comparar la edad de metilación del ADN (edad estimada) con la edad cronológica, se pueden definir medidas de aceleración de la edad. Un valor positivo/negativo de la aceleración de la edad epigenética sugiere que el tejido subyacente envejece más rápido/despacio de lo esperado.
Así, la propuesta del doctor Horvath se enfoca en
La velocidad de envejecimiento epigenético de las personas y predicción del rango de vida,
Tejido canceroso,
Neuropatologías relacionadas con la enfermedad de Alzheimer,
Infección por VIH,
Enfermedad de Parkinson,
Trastorno del desarrollo: síndrome X, Envejecimiento epigenético y senescencia celular.
Los estudios se enfocan más específicamente a:
Su estilo de vida. Aunque los factores no son muy sólidos en cuanto a la aceleración de la edad en muestras de sangre, los resultados han demostrado que existe beneficio gracias al nivel educativo, alimentación a base de plantas principalmente, actividad física, consumo moderado de alcohol y riesgos asociados con el síndrome metabólico.
Obesidad y síndrome metabólico. Un gran estudio descubrió que varios biomarcadores del síndrome metabólico (niveles de glucosa, insulina y triglicéridos, proteína C reactiva, relación cintura-cadera) se asociaban a la aceleración de la edad epigenética en la sangre. Por el contrario, los niveles elevados del colesterol bueno HDL se asociaban a una menor tasa de envejecimiento epigenético de la sangre. Otras investigaciones sugieren asociaciones muy fuertes entre un índice de masa corporal, una relación cintura-cadera y un perímetro de cintura más elevados y la aceleración de los relojes epigenéticos, con pruebas de que la actividad física puede atenuar estos efectos.
Tejido de mama y cáncer. Dado que el tejido normal que es adyacente a otros tipos de cáncer no muestra un efecto similar de aceleración de la edad, este hallazgo sugiere que el tejido mamario femenino normal envejece más rápido que otras partes del cuerpo. Además, en un estudio epigenético de tres relojes se ha encontrado que la edad del ADNm resultaba acelerada en muestras de sangre de mujeres sin cáncer, años antes del diagnóstico.
El lento envejecimiento del cerebelo. Una aplicación del reloj epigenético a 30 lugares anatómicos de seis centenarios y sujetos más jóvenes reveló que el cerebelo envejece lentamente: es unos 15 años más joven de lo que se espera en un centenario. Este hallazgo podría explicar por qué el cerebelo presenta menos rasgos neuropatológicos de demencias relacionadas con la edad en comparación con otras regiones del cerebro. En los sujetos más jóvenes (por ejemplo, menores de 70 años), las regiones y células cerebrales parecen tener aproximadamente la misma edad.
Que herederos de personas centenarias envejecen más lentamente. La descendencia de los semisupercentenarios (sujetos que alcanzaron una edad de 105-109 años) tiene una edad epigenética inferior a la de los controles emparejados por edad (diferencia de edad = 5,1 años en sangre) y los centenarios son más jóvenes (8,6 años) de lo esperado en función de su edad cronológica.
La menopausia acelera el envejecimiento epigenético. Los siguientes resultados sugieren firmemente que la pérdida de hormonas femeninas resultante de la menopausia acelera la tasa de envejecimiento epigenético de la sangre y, posiblemente, la de otros tejidos.
En primer lugar, se ha descubierto que la menopausia precoz se asocia a una mayor aceleración de la edad epigenética de la sangre. En segundo lugar, la menopausia quirúrgica (debida a la ooforectomía bilateral) se asocia a una aceleración de la edad epigenética de la sangre y la saliva. En tercer lugar, la terapia hormonal de la menopausia, que mitiga la pérdida hormonal, se asocia a una aceleración negativa de la edad de las células bucales (pero no de las sanguíneas). En cuarto lugar, los marcadores genéticos que se asocian a la menopausia temprana también se asocian a una mayor aceleración epigenética de la edad en la sangre.
Efectos de sexo y raza/etnicidad. Los hombres envejecen más rápido que las mujeres según la aceleración de la edad epigenética en la sangre, el cerebro y la saliva, pero depende de la estructura investigada y del estilo de vida. El método del reloj epigenético se aplica a todos los grupos raciales/étnicos examinados en el sentido de que la edad del ADNm está altamente correlacionada con la edad cronológica. Pero la etnia puede asociarse con la aceleración de la edad epigenética. Por ejemplo, la sangre de los hispanos y los tsimané envejece más lentamente que la de otras poblaciones, lo que podría explicar la paradoja de la mortalidad hispana.
Efecto rejuvenecedor gracias al trasplante de células madre sanguíneas. El trasplante de células madre hematopoyéticas, que trasplanta estas células de un donante joven a un receptor de mayor edad, rejuvenece la edad epigenética de la sangre a la del donante. Sin embargo, la enfermedad de injerto contra huésped se asocia a un aumento de la edad de metilación del ADN.
El reloj epigenético nos puede actualmente dar pautas sobre nuestra edad biológica en comparación con nuestra edad cronológica y se prevén intervenciones en los campos mencionados, sin embargo, mientras llegamos allá, nuestras mamás tenían razón: alimentarse de forma saludable, dormir las horas suficientes, ser activos tanto física como mentalmente y controlar el consumo de alcohol, sientan unas muy buenas bases epigenéticas.
Referencias:
Información con base en la entrevista de la doctora Rhonda Patrick y el doctor Steve Horvath.