La epigenética, a la cual nos hemos referido en MiradorSalud, es el puente entre el genoma y el medio ambiente. Los procesos epigenéticos cumplen un papel muy importante en la evolución del ser humano porque cuando nacemos nuestra sobrevivencia depende completamente de nuestros progenitores, hecho que como raza nos confiere flexibilidad y nos permite incorporar los cambios ambientales y de esta manera evolucionar, dado que estos procesos son heredables y transmitidos por generaciones. Por el contrario, esto no sucede con los animales que nacen ya aprendidos y evolucionados.
El vínculo entre genética y ambioma (conjunto de elementos no genéticos y cambiantes que rodean al individuo) es afectado por condiciones del entorno como la nutrición, hormonas, mente, cultura, contexto psicosocial, entre otras, hecho que, a la vez, es imprescindible para la sobrevivencia, adaptación y evolución del hombre frente a los cambios ambientales.
Al mismo tiempo, la epigenética permite que seamos dueños de nuestra salud, bienestar psicológico y social y, particularmente, de las transformaciones que ocurren en nuestro cerebro. La epigenética está asociada a la resiliencia, el aprendizaje y a cambios en la conducta, por ejemplo.
El boom de la epigenética, la cual estudia los procesos químicos que modifican la expresión de los genes sin alterar el ADN, está en pleno apogeo porque pareciera que puede dar respuesta a la pregunta ¿qué prevalece la genética o el ambiente? Y la respuesta sugiere que apunta a una contribución del 50% de cada parte.
El término epigenética fue introducido en el siglo pasado por Conrad Hal Waddington, un paleontólogo, biólogo, genetista, y filósofo escocés que estudió la relación entre genética, embriología y evolución. La adaptación genética regulada por el ambiente fue uno de los temas que trabajó durante la década de 1940. En su trabajo “La asimilación genética de un carácter adquirido”, publicado en 1953, describe su famoso experimento con la Drosphila melanogaster – mosca del vinagre – que demuestra su teoría donde un carácter fenotípico que responde a una influencia ambiental se incorpora al genotipo a través de un proceso de selección que no está asociado a una mutación. En 1957, Conrad Hal Waddington publica, en el libro “La estrategia de los genes”, la metáfora del “paisaje epigenético”, ahora más que una metáfora, que explica la influencia de la regulación genética en el proceso del desarrollo celular.
Es de singular coincidencia que Waddington publicara su teoría de asimilación genética en 1953, el mismo año en que Watson y Crick descifran la estructura de doble hélice del ácido desoxirribonucleico (ADN).
¡Tamaño encuentro! Ambos descubrimientos son claves en el desarrollo de la vida y desentrañan “por qué somos lo que somos”.
En esta oportunidad nos dedicaremos a la epigenética que se dedica a los procesos en el cerebro y se hará en dos entregas. En la parte I, abordaremos conceptos generales del genoma humano y de la epigenética, necesarios para comprender mejor la parte II, donde nos aproximaremos a los temas de la neurociencia cognitiva, la neuroepigenética y el psicoanálisis-epigenética.
Genoma humano
El genoma humano contiene toda la información genética de un individuo y está compuesto por los genes que se encuentran en los cromosomas. Es decir, el genoma es el ADN contenido en 23 pares de cromosomas (46 cromosomas) en el núcleo de cada célula humana. Veinte y dos pares son autosómicos – no sexuales – y un par define el sexo (X para las mujeres e Y para los hombres). El ADN contiene varios miles de millones de pares de bases nitrogenadas que se complementan entre sí – Adenina-Timina y Citosina-Guanina – formando una secuencia específica, o estructura primaria, que determina la codificación de la información genética. La doble hélice forma la estructura secundaria cuando se unen por puentes de hidrógeno que forman los enlaces entre las bases complementarias. Un cromosoma contiene entre unos 20.000 a 25.000 genes, número igual para cada célula. En el Proyecto Genoma se secuenciaron 28.000 genes. Existen, además, otras secuencias de ADN que tienen otras funciones.
El ADN mide 2 metros de largo y se encuentra en el núcleo de cada célula por lo que necesita compactarse, para lo cual se enrolla alrededor de las proteínas llamadas histonas formando nucleosomas – estructura terciaria – que organizados le dan forma a la cromatina o estructura cuaternaria, la cual es la forma tridimensional del ADN que se ensambla en el cromosoma (epigenoma). De acuerdo a los niveles de condensación o empaquetamiento de la cromatina, el gen ejerce su función al activarse cuando se abren los nucleosomas o inhibirse al cerrarse.
La secuencia del ADN es la que determina la expresión sistematizada pero adaptable de la totalidad de proteínas (proteoma humano) codificadas por un genoma que se expresa de acuerdo a unas condiciones específicas del medio ambiente según sea la etapa del desarrollo. Las proteínas son las moléculas efectoras de funciones metabólicas, enzimáticas, estructurales, reguladoras y señalizadoras que se organizan en redes funcionales e interactúan entre sí. El proteoma define la morfología y funcionalidad de cada célula.
La información del ADN se transfiere a una secuencia de proteína mediante la traducción o transcripción del ADN al ARN (ácido ribonucleico) mensajero que, a su vez, se hace cargo de la síntesis de la proteína, la cual es la responsable de efectuar su función en el organismo. Este proceso se representa así: “ADN—mARN—Proteína”. Además, funciona de una manera precisa y orquestada.
El genoma humano tiene distintos mecanismos de regulación de la expresión de los genes entre los cuales están la regulación de factores de transcripción de las secuencias promotoras, los mecanismos epigenéticos y el control de la accesibilidad a los promotores que depende de la condensación de la cromatina, todos ellos relacionados entre sí, amén de los relacionados con el ARN mensajero. En fin, la secuencia del ADN determina la expresión genética y esta expresión puede cambiarse por procesos epigenéticos.
Epigenética.
El término epigenética viene del griego “epi = en o sobre” y de “genética”. Se define como el estudio de los mecanismos del ambiente que influyen en la genética y determinan el fenotipo o expresión de rasgos físicos y conductuales en función de un ambiente determinado. Durante la procreación y la vida, esta interacción genoma-ambiente produce cambios que tienen características heredables y juegan un papel preponderante en la genética actual. También, la epigenética participa en la ontogenia o morfogénesis (desarrollo del organismo desde la fecundación, pasando por la diferenciación celular hasta llegar al cese de la vida).
La participación de la epigenética en la vida se ha comprobado en el estudio de gemelos idénticos que tienen un mismo contenido de ADN y, sin embargo, tienen personalidades y desarrollan enfermedades diferentes. Otro ejemplo, dado por el Dr. Marcelo Rubinstein, en su excelente artículo “Epigenética 2.0: las múltiples caras del genoma”, sería la transformación de la oruga a crisálida y a mariposa que él describe de una manera poética, a la vez que se pregunta ¿es arte o magia? Y se responde no, es epigenética.
Los mecanismos epigenéticos que modulan la expresión genética a través de cambios en la estructura de la cromatina son procesos químicos de tres tipos: 1.- metilación del ADN (adición de grupos metilos a la citosina del ADN) que es el mecanismo más estudiado y que puede ser revertido por la hidroximetilación (oxidación de las citosinas ya metiladas); 2.- modificación postraduccional de las histonas (acetilación de las lisinas) y 3.- efectos en el ARN no codificante. Estas modificaciones se realizan en presencia de las enzimas metil y acetil transferasas. La metilación se asocia a la represión del gen mientras que la hidroximetilación facilita su transcripción – expresión genética – y es la responsable de los cambios biológicos. Estas modificaciones epigenéticas son reversibles dado que la comunicación entre la célula, el ADN y el ambiente es bidireccional. Igualmente, se ha demostrado la existencia de una “memoria epigenética” que además incrementa la sensibilidad del huésped a futuros efectos ambientales.
Es importante tener en cuenta que todos los genes no están activos todo el tiempo, sino que se encienden o se apagan en un tejido específico y en un momento determinado, de acuerdo a instrucciones particulares, con el fin de cumplir funciones específicas. Según el programa genético, existen diferentes tipos de células como las hepáticas, musculares o cardíacas, entre otras, que a pesar de tener un mismo ADN cumplen funciones diferentes en el organismo. Por otro lado, por ejemplo, cuando se cultivan células embrionarias indiferenciadas en distintos medios de cultivo se obtienen distintas células de acuerdo al medio de cultivo (ambiente) utilizado y a pesar que todo el proceso comenzó con una misma célula indiferenciada, llamada célula madre, que tiene el mismo patrón genético. Sin embargo, según sea el ambiente, en este caso el medio de cultivo celular, se diferencian y se convierten en distintas células como las hepáticas, musculares o cardíacas que utilizan solamente un número determinado de genes que les sirven para cumplir sus propias funciones y el resto de los genes permanece inactivado o silenciado por la metilación, la cual promueve la compactación del ADN e impide que los genes sean leídos. Así, una neurona expresará los genes para receptores de neurotransmisores más no aquellos para producir enzimas hepáticas y viceversa. Este proceso de metilación es crítico para el desarrollo normal de un organismo.
En fin, el programa genético puede ser alterado por el contexto por medio de los mecanismos epigenéticos descritos que responden a señales ambientales.
El Dr. Rubinstein termina su artículo con varias preguntas que nos motivan a conocer más sobre la epigenética: “¿Es posible acaso que variantes epigenéticas incidan sobre temperamentos y conductas humanas? ¿Será que el abuso y el maltrato infantil, el bullying escolar, los mecanismos opresivos del poder, las torturas psicológicas y amenazas, la violencia, dejan marcas epigenéticas duraderas en el ADN de las víctimas? ¿Será el síndrome de Estocolmo una respuesta adaptativa de base epigenética inducida por un encierro aterrador que convierte el odio y el miedo en amor protector? ¿Y la risa, la alegría, la compañía y el amor? ¿Será Mr. Hyde una variante epigenética del Dr. Jekyll?”
Preguntas que, aunque sean difíciles de responder, pueden ser plausibles basándose en las evidencias comprobadas científicamente de estos procesos moleculares, según Rubinstein.
No se pierdan la parte II en 15 días.
Irene Pérez Schael
Un Comentario
Carlos Delgado
Gracias por compartir!!