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EPIGENÉTICA, NUTRICIÓN Y AMBIENTE Y SU RELACIÓN CON LA SALUD Y LA ENFERMEDAD


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Libro IICEFS

La regulación de la expresión génica es un proceso que se realiza por medio de diversos mecanismos y sobre el que actúan estímulos ambientales e internos y que varían según las circunstancias, lo que aumenta la complejidad a la hora de definirla de una forma global. Cada vez más, la epigenética está cobrando relevancia en el estudio de los efectos que determinados factores ambientales ejercen sobre los genes, pero a diferencia de la regulación génica más clásica, este fenómeno implica unos efectos a largo plazo, incluyendo cierta heredabilidad. Por tanto, la epigenética se puede definir como aquellos cambios en la expresión génica, que pueden ser reversibles y heredables, pero que no alteran la secuencia de DNA, es decir, como su nombre indica son modificaciones que se dan sobre el DNA, variando su estructura o el acceso de los elementos de transcripción a dicho material. Es un elemento clave en la diferenciación celular.

Existen diferentes tipos de marcas epigenéticas que implican por lo general una remodelación de la cromatina, como es el caso de la metilación del DNA o las modificaciones en histonas. Estos procesos requieren de enzimas encargadas de añadir o eliminar grupos metilo, como la familia de metiltransferasas, o acetilo, como la familia de histonas deacetilasa o las acetiltransferasas.

Pero, también hay otros elementos que afectan a la expresión génica sin alterar la cromatina, como es el ARN no codificante, los más conocidos son los microRNA, que consisten en secuencias monocatenario de unos 10-20 nucleótidos complementarias a un RNA mensajero, influyendo de esta forma en la expresión final del gen como mecanismo de regulación postranscripcional.

En cuanto a la metilación del DNA consiste en adición de grupos metilo a las islas CpG ejerciendo una función, por lo general, de silenciamiento. Los niveles de metilación varían según el desarrollo de la persona, así como juega un papel muy importante en el proceso de impronta materna y paterna. Por otra parte, respecto a la modificación de histonas los procesos postraduccionales más conocidos son las acetilaciones y las metilaciones, pudiendo producirse otro tipo de alteraciones como la fosforilación, la ubicuitinación, glutationilización, etc. Se trata de procesos muy importantes en el empaquetamiento de la cromatina que afectan directamente a la expresión de los genes, debido a que con un mayor empaquetamiento, menor será el acceso de los elementos encargados de la transcripción y, por tanto menor será la expresión. 

Todas estas marcas están influenciadas por factores ambientales diversos, entre los que destacan la nutrición o los disruptores endocrinos, entre otros. Por tanto, los hábitos de vida de una persona tienen un efecto en su fenotipo de una forma más o menos directa, debido a la existencia de muchos otros mecanismos moleculares de regulación de la transcripción del genoma. Más allá, y aún cuando es necesaria mayor investigación para conocer en detalle cómo se produce, se ha visto que estas modificaciones en las marcas epigenéticas a consecuencia de nuestra existencia y el ambiente pueden tener un efecto transgeneracional importante, donde, por ejemplo, episodios de hambruna o de graves exposiciones a tóxicos han repercutido en las posteriores generaciones en forma de un incremento en patologías como la obesidad o el cáncer. 

La nutrición es uno de los elementos más estudiados en lo relativo a su efecto epigenético siendo más relevante durante el embarazo donde, puede repercutir sobre la salud del feto y el futuro adulto. Se ha visto que las condiciones a las que se enfrente la madre serán decisivas para su desarrollo como adulto sano, ya que mediante la nutrición el organismo puede obtener los grupos metilo necesarios para generar estas marcas epigenéticas. Una alimentación deficiente de la madre impacta directamente en la salud futura del feto, aumentando el riesgo de padecer patologías como la obesidad o la diabetes tipo II, entre otras. 

El folato es uno de los donadores de grupos metilo más importantes sobre todo durante el desarrollo fetal, para asegurar su correcto desarrollo, debido a que interviene, junto con la vitamina B12, en el metabolismo del DNA y, además, en el mantenimiento de los patrones de metilación del mismo. En la etapa adulta, más allá de cubrir los requerimientos nutricionales básicos, se ha visto que unos niveles adecuados de folato, así como de colina, otro donador de grupos metilo, pueden contrarrestar los efectos negativos de disruptores endocrinos tan frecuentes como el bisfenol A (BPA). Así mismo, existen indicios de una correlación positiva entre los niveles de grupos metilo con la expresión del gen supresor de tumores p16, por lo que unas ingestas bajas en folatos suponen una hipometilación que conlleva un aumento en el riesgo de padecer cáncer colorrectal o pancreático. 

Los cambios epigenéticos pueden ser, por lo general, reversibles, por lo que las modificaciones en el ambiente pueden conllevar alteración en estas marcas. Adoptar una alimentación equilibrada, rica en frutas y vegetales que contienen antioxidantes y otros componentes con efecto protector contra el cáncer, puede modificar el riesgo a desarrollar una patología y revertir algunos de estos procesos. Los nutrientes y los compuestos bioactivos de los alimentos tienen un efecto sobre la remodelación de la cromatina y, por tanto, ejerce un posible impacto notable sobre la salud del individuo. Sin embargo, todavía son necesarios más estudios para poder conocer el verdadero impacto y sus efectos más específicos.

Pero, por otra parte, los disruptores endocrinos adquieren cada vez mayor importancia en la influencia sobre el estado de salud, siendo sustancias químicas medioambientales que pueden interferir con las vías de señalización hormonales mimetizando sus efectos naturales, por lo que ya se puede intuir su relevancia. La etapa fetal, de nuevo, es el momento más vulnerable de una persona ante el efecto de estos químicos, desencadenado en su vida adulta una mayor incidencia en enfermedades cardiovasculares, obesidad, la diabetes tipo II o cáncer. Otras consecuencias están relacionadas con efectos adversos sobre el desarrollo de los órganos reproductivos y la diferenciación neuronal, pudiendo, además afectar a las siguientes generaciones, aún cuando no estén expuestos.

Además del bisfenol A, existen otros disruptores endocrinos conocidos son el dietilestilbestrol, utilizado hace años para evitar el riesgo de aborto, las dioxinas ambientales, que ejercen un efecto semejante al de los estrógenos, o los hidrocarburos aromáticos policíclicos todos ellos relacionados con el desarrollo de diferentes tipos de cáncer, sin olvidar el tabaco y/o el alcohol.

El futuro de esta disciplina es muy interesante y se deberá tener en cuenta a la hora de prescribir las pautas nutricionales en función de los hábitos y el ambiente que rodea al sujeto. Si bien realizar investigación sobre nutrición es ciertamente complejo debido a los múltiples factores que intervienen y que no se pueden controlar, su influencia sobre el organismo y, especialmente, como mecanismo de regulación epigenética es una realidad sobre la que es necesario definir sus matices. 

Los mecanismos epigenéticos son, como ya se decía al inicio, uno de los elementos de regulación de la expresión del genoma, sin ser el único, pero que puede ser de especial relevancia dependiendo del momento en el que se produzcan las marcas epigenéticas, siendo la etapa del desarrollo fetal la más vulnerable e importante, viéndose incluso variaciones según el trimestre de embazado en el que se dé. Así mismo, y aunque todavía no se conocen en profundidad todos los mecanismos, los diferentes factores que influyen sobre el epigenoma tienen una gran relación con el desarrollo de la salud o de la enfermedad, viéndose que determinados elementos, como algunos tipos de dietas o la exposición a tóxicos ambientales pueden ser desencadenantes de procesos carcinogénicos, desarrollo de obesidad, resistencia a la insulina, etc.

Más allá de la importancia de conocer el impacto de los factores externos sobre nuestra salud, el estudio de los mecanismos epigenéticos es de gran relevancia porque, como ya muestran algunas investigaciones, puede ser una herramienta de gran utilidad en el estudio y el diagnóstico de ciertas patologías asociadas a cambios en el epigenoma, así como en el tratamiento de diversas enfermedades, siendo necesario, a día de hoy, ser cautelosos a la hora de sacar conclusiones al respecto.

Finalmente, una vez más podemos decir que un estilo de vida saludable, con una alimentación adecuada rica en frutas y verduras y una limitación de la exposición a  tóxicos influye notablemente, entre otros aspectos, sobre el epigenoma y por tanto sobre nuestra salud. Por lo que, aún no estando bien estudiado el tema y sin poder sacar “recetas” aplicables de forma práctica para actuar sobre nuestra expresión génica a nivel de las marcas epigenéticas, es una razón más para tratar de llevar el estilo de vida más saludable posible para así esquivar, en la medida de nuestras posibilidades, los procesos patológicos.

Referencias:

Tiffon C. The impact of nutrition and environmental epigenetics on human health and disease. Int J Mol Sci. 2018, 19(11)

Bishop K, Ferguson LR. The interaction between epigenetics, nutrition and the development of cancer. Nutrients. 2015: 7, 922-947