Variabilidad en expresiones fenotípicas - Epigenética

Desarrollo y variabilidad en expresiones fenotípicas desde la epigenética.

  
Por Álvaro Gatica
 

Son muchos los factores ambientales que pueden influir en las expresiones fenotípicas, entre ellos: agua, aire, alimentación, estilo de vida, materiales sintéticos con los que convivimos, tabaco, estrés, etc. Son marcadores epigenéticos persistentes, interfiriendo en el comportamiento de los genes a lo largo de la vida. A continuación citaremos clasificaciones de variabilidad fenotípica a grandes rasgos en diferentes especies y las relacionaremos con regulaciones de tipo epigenéticas.

1) Efectos dependientes de temperatura

    

La actividad enzimática depende de la temperatura, pues cambios en la temperatura pueden afectar la manera en que las proteínas se doblan, y por lo tanto afectar su interacción con otros compuestos. Como el fenotipo depende de la actividad de muchas enzimas y de sus interacciones con proteínas en general, cambios en temperatura pueden resultar en cambios en el fenotipo. Ejemplos de estos cambios en las interacciones es el cambio de color de las alas de las mariposas en diferentes estaciones o la determinación del sexo en reptiles y aves.
 

2) Efectos de la presencia de predadores

    

Algunos organismos pueden detectar la presencia de moléculas secretadas por sus predadores y usar esas moléculas para activar el desarrollo de estructuras que los hagan menos susceptibles a la depredación.
 

3) Efectos de la presencia de miembros de la misma especie

    

Señales para cambiar el fenotipo también pueden venir de conespecíficos (miembros de la misma especie), pues los individuos deben comportarse de maneras diferentes cuando están solos de cuando están rodeados de competidores. Usualmente las señales de depredadores y conespecíficos actúan de manera sinergística para producir el fenotipo más favorable. Los cambios epigenéticos están implicados en la formación de los lazos sociales, y distintas variaciones pueden afectar a otros comportamientos sociales en diversas especies
    

Estudios recientes en ratones han demostrado que la elección de la pareja está dado por factores epigenéticos. Mediante la administración de fármacos, fue posible aumentar la acetilación de las histonas en la región promotora de la oxitocina y los receptores de vasopresina. Estas dos hormonas están involucradas, entre muchos otros procesos, en la preferencia por una pareja y el comportamiento social en general.
 

4) Efectos dependientes de la nutrición

    

De todos los factores ambientales que inciden en la expresión de los genes, la alimentación es la más importante, aquella que nos viene marcando desde la infancia y anteriormente la alimentación de la madre durante la gestación y sucesivamente de generación en generación.

    

La importancia epigenética de la alimentación es tal, que si un individuo está predispuesto genéticamente a desarrollar cierta enfermedad y realiza cambios adecuados en la dieta, estos actuarían de manera epigenética positiva evitando o atenuando dicha enfermedad. De la misma manera si la dieta es inapropiada la influencia epigenética negativa actuaría desencadenando o agravando la enfermedad. Nuestro genoma no se ha modificado más que un 1% en millones de años; en cambio, lo que sí ha cambiado radicalmente es nuestra forma de comer, modificando nuestro epigenoma.

    

La confirmación de que la nutrición afecta a la metilación del ADN se ha alcanzado fundamentalmente por medio de modelos experimentales animales. Uno de los ejemplos más ilustrativos de la influen¬cia de la dieta en la meti¬lación del ADN es referente a la alimentación de las larvas de abeja. Este modelo describe el efecto de la ingesta de jalea real en esta fase de su vida, en la que queda determinado su futuro desarrollo y di¬ferenciación, como obrera o como reina, por cambios producidos en su epigenoma. Otro ejemplo a citar es la variabilidad en la longitud de los cuernos en machos de algunas especies de escarabajos. La calidad y cantidad de estiércol modifica el fenotipo; de esta manera, la alimentación deficiente causa bajos niveles de hormona juvenil, que a su vez resultan en machos de cuernos cortos.

 

El tipo de alimentación interactúa directamente con los mecanismos epigenéticos, modificando así el fenotipo. De esta forma, la metilación del ADN está regida por la disponibilidad y cantidad de grupos metilo incluidos en la dieta. el metabolismo de la glucosa también influye en el grado de metilación de las histonas

    

Las enzimas catalizadoras de la acetilación y desacetilación de histonas son las acetiltransferasas de histonas (HAT) y las desacetilasas de histonas (HDAC). Los niveles de glucosa y de etanol son activadores de las acetiltransferasas y el ácido anacárdico presente en las nueces es un potente inhibidor de las mismas. La teofilina del té, el resverastrol (antioxidante presente en el vino), las dietas ricas en sal y las hipocalóricas son activadores conocidos de las desacetilasas de las histonas; por el contrario son inhibidores de las mismas los compuestos organosulfurados presentes en el ajo, las isoflavonas o los altos niveles de glucosa.

    

El embarazo es una importante ventana epigenética donde los cambios epigenéticos se producen con gran facilidad, es por ello que la nutrición de la madre puede influir en la programación fetal produciendo alteraciones que, en la edad adulta, provocaran enfermedades metabólicas.

    

Hay diversos cambios de actitudes que han modificado la dieta a lo largo de los años: el rechazo a la lactancia materna, un bajo consumo de alimentos frescos y un excesivo consumo de carnes, lácteos y alimentos procesados ricos en grasas, sustitución de comidas importantes por comida rápida, y la aparición en el mercado de toda clase de alimentos procesados. De esta manera, poco a poco ha ido cambiando la prevalencia e incidencia de patologías como Diabetes, Hipertensión Arterial, Obesidad, Cáncer, etc. Apareciendo estas, cada vez, a edades más tempranas. Por ello es importante incluir en nuestra dieta, nutrientes ricos en metilo. Comiendo más verduras, frutas y legumbres y restringiendo factores externos que induzcan cambios epigenéticos negativos como el estrés, tabaco y alcohol, podemos conseguir que genes que desarrollan enfermedades crónicas no lleguen a expresarse nunca y permanezcan latentes, o si se expresan lo hagan más tarde y de forma más leve de lo habitual.

Diversos cambios nutricionales que se han asociado con cambios epigenéticos

Bibliografía:

1. Cordero, P., Milagro F., Campion, J., Martinez, J. (2010)  Epigenética nutricional: una pieza clave en el rompecabezas de la obesidad. Departamento de Ciencias de la Alimentación, Fisiología y Toxicología. Universidad de Navarra, España.
2. Pliego D. (2012). Alimentación, Epigenética y Salud. Extraído el 28 de noviembre de 2013 desde: http://www.dadamo.com/B2blogs/blogs/index.php/2012/11/06/alimentacion-epigenetica-y-salud?blog=10
3. (2013) La elección de pareja depende de la epigenética. Extraído el 30 de noviembre desde http://www.agenciasinc.es/Noticias/La-eleccion-de-pareja-depende-de-la-epigenetica