Una publicación de blog invitada por el ingeniero de software y científico biomédico de LifeOmic Chad Jarreau
Todos heredamos cosas de nuestros padres. Además de las reliquias y otras posesiones físicas valiosas y sentimentales, también heredamos material genético o ADN de nuestros padres. Compartimos el color de ojos, el color de la piel, la altura y otros rasgos genéticos con nuestros padres y abuelos, junto con sus predisposiciones a las enfermedades. Si tu abuelo y tu padre hubieran cáncer de colon, su médico probablemente le recomendará encarecidamente que se realice pruebas de detección del cáncer a partir de una edad relativamente temprana. Esto se debe a que podría haber heredado material genético, como una mutación genética, potencialmente presente en su familia durante generaciones, que lo predispone al cáncer de colon.
Con el Día del Padre que se acerca este domingo 16 de junio, podríamos estar pensando en todas las cosas que aprendimos, recopilamos e incluso heredamos de papá. Quizás tenemos su gran apariencia. Sus ojos marrones y cabello rizado. O tal vez incluso obtuvimos una mutación genética de él. Probablemente damos por sentado que nos transmitió algunos de sus genes.
Pero, ¿podríamos haber sido impactados por su estilo de vida?, ya sea imprudente (fumar) o saludable (¡tal vez era un fanático de los deportes!) antes de que naciéramos? ¿Podemos heredar información del estilo de vida y el entorno de nuestros padres?
¡Resulta que la respuesta es sí!
Heredamos los genes de nuestros padres
La investigación en el campo de la herencia genética ha estado activa desde sus inicios con los experimentos de Gregor Mendel con plantas de guisantes en la década de 1850. Herencia genética es el proceso de transmisión de información genómica de padres a hijos. Su genoma es el conjunto completo de genes o ADN presentes en cada una de sus células (o al menos la mayoría de ellas: ¡algunas células se deshacen de su material genético, como los glóbulos rojos adultos!). Su genoma consiste en una mezcla de los genomas de su padre y su madre.
Nuestros genomas son considerablemente estables. El cambio adaptativo en el genoma que conduce a cambios observables en el cuerpo humano basados en fuerzas ambientales u otras fuerzas evolutivas es un proceso lento que ocurre durante un período de tiempo muy largo. Es por eso que los cambios evolutivos abarcan escalas de tiempo tan largas. Se necesitan muchas generaciones para que un genoma cambie de manera que responda a su entorno. Como ejemplo ficticio, si creciste en una isla donde generaciones de personas habían consumido una planta deliciosa pero algo tóxica como práctica cultural, ¡podrías haber heredado variantes genéticas que ayudaron a tu cuerpo a neutralizar la sustancia tóxica! ¿Por qué? Porque estas variantes habrían sido seleccionadas porque las personas que las tenían sobrevivieron más tiempo y tuvieron más hijos. Pero no heredarías tal rasgo solo porque tu padre o abuelo comieran esta misma planta durante su vida.
A no ser que…
Heredamos las marcas epigenéticas de nuestros padres
Una clase de investigación relativamente más joven llamada epigenética. se ocupa del estudio de cambios a veces hereditarios que no implican alteraciones fundamentales en la secuencia del ADN de nuestro genoma. En lugar de, La epigenética describe los cambios que afectan la actividad de los genes y los patrones de expresión.
¿Sabía que todas las células de su cuerpo que contienen ADN contienen la exacta misma información genética, con raras excepciones? Pero si una célula cerebral contiene la misma información genética y el mismo genoma que una célula muscular, ¿cómo es que estas células se ven tan diferentes y realizan funciones tan diferentes? La epigenética ayuda a explicar cómo todas las diferentes células de nuestro cuerpo usar la misma información de diferentes maneras. Por ejemplo, las neuronas de nuestro cerebro usan o expresan su información genética de formas inmensamente diferentes a las de las células de la piel, las células renales o las células hepáticas.
La epigenética es un vasto campo de investigación que está en constante crecimiento. En esta publicación de blog, me gustaría concentrarme en un aspecto de la epigenética: herencia epigenética transgeneracional. Esta es la transmisión de información de una generación a la siguiente que afecta los rasgos de la descendencia sin alterar la estructura primaria de su ADN. Quizás el café de papá no tuvo ningún efecto en nuestras secuencias de ADN (todas compuestas por cuatro nucleótidos representados por las letras A, C, G y T). Pero teóricamente podría haber agregado capas de modificaciones químicas en nuestro ADN que se puede heredar.
Cuando nacemos, las secuencias de ADN que componen nuestro genoma son una «pizarra limpia», casi. A medida que envejecemos, nuestras células se diferencian del óvulo fertilizado inicial a todos los tejidos especializados del cuerpo. A medida que esto sucede y a medida que experimentamos la vida, según la cantidad y los tipos de estrés al que estamos expuestos, nuestros patrones de ejercicio y hábitos alimenticios, nuestro ADN se epigenéticamente ( epi = encima de, por ejemplo, encima de las secuencias de ADN) «marcado» de diferentes formas. Estas marcas incluyen compuestos químicos como grupos metilo (hidrocarburos) que se adhieren o eliminan de nuestro ADN o las estructuras proteicas llamadas histonas que ayudan a enrollar nuestro ADN en pequeños paquetes limpios en nuestras células. Estas modificaciones epigenéticas ocurren para ayudar a nuestras células a desempeñar funciones muy específicas en nuestro cuerpo, ya sean neuronas o células de la piel. Algunos de estos cambios están destinados a ser esencialmente permanentes, de modo que nuestras neuronas no puedan decidir al azar convertirse en células de la piel. Otros de estos cambios epigenéticos son más temporales. Las marcas epigenéticas en nuestro ADN e histonas pueden incluso ser provocadas por subproductos de nuestro metabolismo de los alimentos, nuestra interacción con nuestro entorno, nuestros niveles de estrés y más.
Entonces, ¿qué pasa con estos epigenéticos ¿Marcas cuando transmitimos nuestro material genético a las generaciones futuras, dentro de los espermatozoides o los óvulos? Durante el desarrollo embrionario en los mamíferos, hay dos importantes eventos de reprogramación epigenética. El primer evento de reprogramación ocurre poco después de la fertilización. El siguiente sucede durante establecimiento de células germinales (las células que dan lugar a los espermatozoides u óvulos). La reprogramación se refiere al eliminación de marcas epigenéticas en todo el genoma. En un momento posterior, estas modificaciones se vuelven a agregar.
Así es, esas marcas epigenéticas que decoran nuestro ADN durante nuestra vida deben eliminarse en algún momento del desarrollo de nuestra descendencia, y la mayoría de ellas lo son.
El objetivo de la reprogramación es devolver las células a un estado de totipotencia.. Totipotencia es el poder de una célula para asumir cualquier forma o función que se encuentre en el cuerpo. De esta manera, las células de un embrión pueden dividirse y establecer nuevos patrones epigenéticos para crear cualquier tipo de célula en el cuerpo. Conrad Waddington propuso una analogía de este concepto y se llama El paisaje epigenético de Waddington. En la metáfora, una celda (tipo), representada por una bola, se coloca en la cima de una colina. La cima de la colina representa la totipotencia celular. La colina contiene muchos caminos ranurados en todas las direcciones que puede seguir la pelota. Estos surcos representan posibles destinos celulares (neuronas, células de la piel, etc.). Las crestas entre las ranuras mantienen el destino de las células una vez que se han establecido; una pelota que cae de un bosquecillo no puede (fácilmente) saltar a otro bosquecillo. A medida que una bola continúa cuesta abajo, seguirá un surco en la colina y se detendrá en un punto bajo. El punto bajo representa un estado celular final, como una célula de la piel o una neurona.
El concepto de reprogramación lleva la celda a la cima de la colina, donde puede trazar o caer la misma o un nuevo surco en cualquier dirección llegar a descansar en cualquiera de los muchos puntos bajos (destinos de celda) en la colina.
Sin embargo, a pesar de la reprogramación, algunas marcas epigenéticas son pasó de padres a hijos e incluso más abajo! ¿Como sucedió esto?
Imprimiendo
Como mencionamos anteriormente, en la mayoría de los casos durante el desarrollo embrionario, las marcas epigenéticas ubicadas en el genoma se eliminan durante la reproducción y el desarrollo temprano. Sin embargo, hay algunas regiones del genoma donde no se eliminan las marcas epigenéticas. Esto es importante para el desarrollo embrionario normal y tiene efectos importantes que se extienden hasta la edad adulta. Se llama impresión .
Los ejemplos más fácilmente disponibles de genes impresos en humanos están asociados con enfermedades .. La impronta juega un papel tanto en la prevención de enfermedades, por ejemplo, al silenciar las copias «malas» de genes, como en la predisposición de la descendencia a estados patológicos. Un conjunto de pruebas también respalda la papel de la impronta en estados no patológicos. Los genes impresos podrían ayudar a determinar los procesos metabólicos de regulación, la regulación de la temperatura corporal y comportamientos que van desde la alimentación infantil hasta el comportamiento social de los adultos.
El estrés de tu padre …
Los niveles de estrés de su padre y la exposición al estrés antes de que usted naciera posiblemente podrían influir en sus propias respuestas al estrés hoy. Lo fascinante de esto es que no es una función de cómo te criaron, sino que se debe a factores epigenéticos (más allá de las secuencias de ADN ) que su padre desarrolló durante su propia vida y le transmitió a usted en su esperma.
La investigación en modelos animales, incluidos ratones, ha revelado que el estrés que experimenta un padre antes de la reproducción afecta las respuestas al estrés de la descendencia. Investigadores de la Universidad de Pensilvania encontraron una mayor expresión de nueve microARN específicos (miARN) en padres que estuvieron expuestos a eventos particularmente estresantes antes del apareamiento.. Los miARN son piezas de material genético que no codifique proteínas sino que silencian o degradan otros ARN que sí crean proteínas. Además, las modificaciones epigenéticas, incluida la metilación del ADN y la modificación de histonas, Los microARN a menudo se clasifican como factores de tipo epigenético.. Estas moléculas han demostrado ser un factor clave en la transmisión paterna de cambios epigenéticos a la descendencia.
A través de cuidadosos experimentos, los investigadores demostraron que los ratones descendientes engendrados por padres estresados habían atenuado las respuestas al estrés. en comparación con un grupo de control. (Una «moderación» de la respuesta al estrés puede sonar bien, pero puede conducir a respuestas inapropiadas al estrés y potencialmente problemas de salud mental.) Además, estos ratones tuvieron cambios significativos en la expresión de cientos de genes en el núcleo paraventricular de sus cerebros, una región que responde directamente al estrés. Esto sugiere que Los factores epigenéticos, incluidos los microARN, pueden afectar tanto las respuestas al estrés como el desarrollo temprano del cerebro .
Evidencia de herencia epigenética transgeneracional paterna de las respuestas al estrés en los seres humanos, basadas en la exposición de los padres al trauma o al estrés en una etapa temprana de la vida, sigue siendo limitada. Sin embargo, algunos estudios preliminares sugieren que el estrés paterno puede afectar desarrollo cerebral y bienestar emocional de sus hijos , de acuerdo con los experimentos con ratones.
“A diferencia del genoma, el epigenoma es maleable a entornos cambiantes y estos cambios son algo hereditarios. Las células germinales (espermatozoides y ovocitos) son probablemente vectores que transfieren los perfiles de metilación del ADN afectados por el medio ambiente a las generaciones futuras «. – Denham, O’Brien, Harvey y Charchar
Una nuez de salud a otra
Ahora sabemos que los comportamientos de exposición ambiental de los padres en la vida temprana, como fumar, pueden afectar la salud de sus hijos y el riesgo de enfermedades de manera negativa, probablemente debido a las marcas epigenéticas heredadas a través de las células germinales .
¡Pero también podemos heredar rasgos de salud positivos de papá a través de sus marcas epigenéticas! En un estudio con animales, Entrenamiento con ejercicio voluntario de ratones machos antes de la reproducción. dio como resultado una descendencia que había mejorado la regulación de la glucosa, el porcentaje de masa grasa y la absorción de glucosa en los músculos esqueléticos. Esto se debió a cambios en los ARN pequeños (factores epigenéticos) en los espermatozoides de los ratones ejercitados.
También hay evidencia de un estudio en humanos de que tres meses de entrenamiento físico pueden provocar cambios en la metilación del ADN (epigenéticos) en los espermatozoides de los hombres.. Estos cambios incluyeron marcas epigenéticas en genes que se sabe que son paternos impreso, o donde las marcas epigenéticas no se eliminan cuando los genes se transmiten a la descendencia. El entrenamiento de ejercicios metilado o genes impresos de espermatozoides silenciados asociados con el autismo, la enfermedad de Alzheimer, el trastorno obsesivo compulsivo, la obesidad, la diabetes tipo 2, la presión arterial alta y la aterosclerosis.
Otro estudio sobre ratones publicado este año sugiere que los ratones machos que se ejercitan antes de la reproducción transmiten factores epigenéticos (¡de nuevo microARN!) a la descendencia que son muy beneficiosos para la salud y la cognición del cerebro. La descendencia de ratones machos ejercitados tuvo un mayor crecimiento de las células cerebrales en la edad adulta y mejoró la producción de energía de las células cerebrales. Ejercicio (y potencialmente ¡ ayuno intermitente y atención plena !) es conocido por mejorar directamente la plasticidad cerebral, o la capacidad del cerebro para aprender y adaptarse, basándose en cambios en la expresión genética que controlan la producción de proteínas como el BDNF , un factor de crecimiento de las células nerviosas.
¿Sabías? El ejercicio también conduce a todo tipo de efectos positivos. Metilación del ADN o cambios en la expresión que pueden protegernos de diversas enfermedades, incluido el cáncer.! Incluso si tu papá no hizo ejercicio antes de que nacieras, ¡deberías hacerlo! ¡E invítelo a él oa otros miembros de su familia a unirse a usted!
El hecho de que su padre haya comido una dieta pobre o saludable antes de que usted naciera también puede ayudar a determinar su propio riesgo de diabetes y enfermedades cardíacas en la actualidad.
«El estado nutricional (tanto sobrenutrición como desnutrición), la resistencia a la insulina , el ejercicio , la exposición a sustancias químicas y el comportamiento de los padres antes y durante el embarazo pueden afectar la salud tanto del padre como de la descendencia». – Sales et al., 2018
Puede que no sea tan sorprendente que la dieta de un hombre pueda afectar sus propias células germinales y la calidad de su esperma, por ejemplo, a través de productos químicos, minerales y vitaminas bioactivos de las plantas.. Pero solo recientemente nos hemos dado cuenta de que la dieta puede crear cambios epigenéticos (recuerde, esto significa en la parte superior del genoma) en los espermatozoides que se transmiten a la descendencia. La mala alimentación paterna es un factor de riesgo para enfermedades metabólicas en la descendencia. Por otro lado, Las dietas saludables ricas en plantas entre los futuros padres pueden proteger a la descendencia de enfermedades metabólicas y cáncer .
Tu destino sigue siendo tuyo
Ya sea que su padre haya seguido una dieta saludable, haya fumado, haya hecho ejercicio con regularidad, haya sido un adicto a la televisión o haya experimentado un trauma antes de que usted naciera, hay buenas noticias. Tu destino de salud sigue siendo tuyo. Incluso si heredó factores epigenéticos de su padre que lo predisponen al estrés, la diabetes o las enfermedades cardíacas, sus propios comportamientos de salud son factores increíblemente importantes para reducir su riesgo de enfermedad crónica. Por el contrario, incluso si heredaste marcas epigenéticas protectoras de tu padre, estas no te protegerán para siempre de las consecuencias de una mala alimentación, la falta de ejercicio, el tabaquismo u otros comportamientos negativos para la salud.
El juego de la genética y la epigenética es una tirada de dados. Aunque hay muchas cosas que no podemos controlar, hay muchas que poder. Así como su padre pudo haber activado su propia plasticidad cerebral y genes supresores del cáncer con ejercicio y una dieta saludable , usted puede hacer lo mismo.
Si cree que puede haber heredado, o simplemente acumulado a lo largo de la agitada vida moderna, cambios epigenéticos que lo predisponen a la ansiedad o la depresión, reentrenando su cerebro a través de intervenciones como la atención plena y la meditación . podría ayudar. La investigación activa en el campo de la atención plena está mostrando que las prácticas conscientes como la meditación respiratoria pueden tener efectos positivos en nosotros a nivel epigenético. Por ejemplo, la meditación a largo plazo puede cambiar la expresión de genes asociados con la inflamación (más aquí). La meditación también puede afectar directamente la actividad, el crecimiento y la plasticidad en áreas del cerebro asociadas con la conciencia, la regulación de las emociones y la memoria , áreas que también responden a desencadenantes estresantes en su entorno.
Obtenga más información sobre la reducción del estrés basada en la atención plena e incluso regístrese en un curso en línea aquí .
