A propósito de la reciente publicación que muestra el impacto del ejercicio regular en la epigenética y el epigenoma del músculo, abordaremos estos dos conceptos en este artículo.
Se conoce que el ejercicio físico regular previene enfermedades crónicas, disminuye la mortalidad y aumenta a longevidad. Aunque sus mecanismos no son completamente comprendidos, si se ha demostrado su efecto en modificaciones epigenéticas como la metilación del ADN, acetilación de histonas, y cambios en el ARN, microRNBAs (miRNAs), en el cerebro, la sangre, el músculo, corazón, tejido adiposo y en células de la boca.
En la presente investigación, científicos del Instituto Karolinska en Suecia, demostraron que el ejercicio regular produce cambios epigenéticos en el músculo, principalmente mediante procesos de metilación. Pero lo importante de este trabajo es que se pudo mostrar el impacto del ejercicio aislado de otras variables que pudieran intervenir en estos procesos.
Veintitrés individuos, mujeres y hombres sanos, participaron en el estudio durante 3 meses. Cada uno ejercitó una de sus piernas por 45 minutos y 4 días a la semana. Generalmente, este tipo de investigación analiza el ADN en las muestras de tejido antes y después del ejercicio; en cambio en este trabajo cada sujeto entrenó solamente una pierna, convirtiéndose la otra pierna en el control. De esta manera se evitó la confluencia de otros factores que pudieran alterar los procesos epigenéticos. A los individuos, se les practicó una serie de exámenes físicos y médicos y se les tomó muestra del músculo de ambas piernas para su análisis al principio y final del estudio.
Los resultados del análisis genómico mostraron que las muestras de músculo de la pierna ejercitada presentaron patrones de metilación distinto y en mayor número que la pierna no ejercitada. Además, los cambios se produjeron en sitios del genoma donde se amplifican la expresión genética, lo que fue evidenciado en los miles de genes estudiados. No se notaron cambios en la otra pierna.
Pero… ¿qué es la epigenética?
La epigenética (del griego epi, sobre, y de la palabra genética: sobregenética) es el conjunto de procesos químicos que modifican o regulan la actividad del ADN sin alterar su secuencia; estudia y describe los cambios en la expresión de nuestros genes como resultado de influencias ambientales sin producir cambios en la secuencia del genoma o ADN. Esto ocurre a través de procesos de metilación del ADN, modificación de las histonas por metilación, acetilación, fosforilación y ubicación, y por desórdenes del ARN muy corto (siRNA) y ARN no codificante (ncRNA o nmRNA) que permiten que los genes se enciendan o apaguen mediante un mecanismo de interruptores (on/off). Estos patrones de expresión genética, no asociados a cambios en el ADN, son heredables (herencia epigenética); es decir se pueden transmitir a través de generaciones; pero también son reversibles, lo que le da un gran valor potencial en las técnicas terateúticas. Los cambios químicos del genoma comprenden el epigenoma. De allí su nombre epigenoma, es decir sobre el genoma. Estas modificaciones perduran a través de la división celular lo que hace que pasen de abuelos a nietos y así sucesivamente. Sufrimos lo que fueron nuestros ancestros sin haber experimentado el cambio de nuestros predecesores.
Ahora que ya se descifró el genoma del hombre, las investigaciones se están orientando a desentrañar su epigenoma. Aquí está el reto.
Un ejemplo, muy gráfico, es cómo la célula se diferencia a partir de una célula madre mediante la división celular. Si colocamos una célula madre en un medio que facilite la producción de proteínas que promuevan la producción de células musculares obtendremos células de músculo y no de hueso o corazón, ya que las proteínas son específicas para el músculo. Dependiendo del medio en donde se cultive la misma célula madre se podrían obtener todos los tipos de células que tenemos en nuestro cuerpo. Este es un campo muy sofisticado y prometedor en la ciencia médica.
Así que las condiciones bioquímicas del medio influyen en la activación o silenciamiento de los genes, cuya expresión está asociada, por ejemplo, a la salud y la enfermedad. Es decir que podemos dirigir o encauzar estas condiciones y apropiarnos de nuestra salud al apropiarnos de nuestro genoma.
Uno de los procesos epigenéticos más frecuente es la metilación o adición de un grupo metilo a la base citosina del ADN. Un alto grado de metilación del ADN se asocia al silenciamiento de genes. Elementos de la nutrición como la metionina (aminoácido), las vitaminas colina, ácido fólico y del grupo B, situaciones de hambrunas, dietas muy bajas en proteínas y calorías y la nutrición previa y durante el embarazo promueven la adición de grupos metilos que están asociados, por ejemplo, al cáncer, diabetes, obesidad, a cambios en el funcionamiento de la tiroides, en hormonas que intervienen en el metabolismo de los carbohidratos y en el metabolismo de las vitaminas A y D y las grasas saturadas. Todo esto acarreando problemas de salud que pueden ser heredables. Por lo tanto, debemos cuidar nuestra salud porque esta afecta a nuestra descendencia, particularmente durante la juventud.
Se han descrito también mecanismos epigenéticos en la evolución del embrión, el envejecimiento, enfermedades cardiovasculares, asma, desórdenes pulmonares, neurológicos e inmunes, autismo y varios tipos de síndromes.
Las emociones, como el estrés y la felicidad y los estilos de vida saludables, también han sido asociados a cambios epigenéticos, lo que nos permitiría sino cambiar nuestro destino, al menos modificarlo hacia una vida más plena, más sana y más proactiva.
¿Hacia dónde se dirige la epigenética?
Mediante la detección de biomarcadores y el desarrollo de técnicas muy sofisticas para el análisis del ADN se pueden diagnosticar cambios epigenéticos que han permitido el estudio de esta ciencia así como han sido la base para el desarrollo de métodos de diagnóstico, por ejemplo, para el cáncer de mama y de próstata. También existen medicamentos para revertir y controlar los cambios epigenéticos. Una excelente revisión del tema muestra que dada la reversibilidad de los eventos epigenéticos, se está planteando que la inhibición de estos cambios podrían ser la base para desarrollar drogas para tratar varios tipos de cáncer (próstata, pulmón, riñón, páncreas, del seno y ovarios), diabetes, obesidad, y enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas como el Parkinson. También existe la posibilidad de crear drogas anti-envejecimiento. El futuro de la epigenética en el tratamiento y prevención de enfermedades es un área de investigación muy prometedora.
Para concluir, la epigenética es el puente entre la genética y el medio ambiente, cumpliendo así un papel muy importante en la evolución del hombre. Por ejemplo, ya desde tiempos antes de Cristo, se pensaba que el origen del hombre no podía ser un bebé porque no es autosuficiente para sobrevivir al nacer ya que necesita de alguien que lo alimente, lo vista y lo proteja del ambiente. Esta dependencia en las primeras épocas de la vida a la vez le permite captar los cambios del medio ambiente y así evolucionar. En cambio, un mono, por ejemplo, nace bastante aprendido lo que le permite subsistir sin ayuda pero por eso mismo incorpora pocos cambios durante su desarrollo. Así que la epigenética podría explicar la evolución del hombre y su origen en el mono.
En fin, la epigenética es una novedosa rama de la biología que revela la complejidad del ser humano y su herencia.
Nota: Ver video sobre el nacimiento de la epigenética
Irene Pérez Schael