Epigenética y antienvejecimiento

Epigenética: el reloj antienvejecimiento de Horvath 

 

 

¿Sería posible que un hecho traumático del pasado afectara a sus herederos?

Los seres humanos somos la expresión de las proteínas que fabricamos a partir de nuestro ADN. 

¿Cómo es que los gemelos idénticos pueden ser tan diferentes incluso en rasgos que tienen un componente genético importante? o ¿por qué uno de los gemelos puede tener una cardiopatía a los 50 años mientras que el otro está corriendo maratones y con perfecto estado? Según el doctor Carlos Guerrero Bosagna, parece que se debe a la relación entre lo innato y lo adquirido, o tal vez, a lo que llamamos epigenética y aquí me permito utilizar sus explicaciones para que podamos entenderlo mejor.[1]

El doctor Guerrero-Bosagna explica que la epigenética es el estudio de la interacción que ocurre entre los genes y el ADN con las muchas moléculas pequeñitas al interior de las células y que pueden activar o desactivar los genes.

 

Imagen ADN -genes-células : ratón On-OFF (minute 0:39)

 

Pensemos que nuestro ADN es como un libro de recetas, pues esas moléculas pequeñitas son las que determinan qué va en la receta y cómo se prepara.  Las moléculas no hacen las elecciones por si mismas, pero es más bien su presencia y concentración lo que hacen la diferencia.

 

Imagen libro de recetas (minuto 0:46)

 

 

Cómo funciona

Los genes y el ADN se expresan cuando se identifican entre ellos y se transcriben en ARN que se traduce en proteínas por estructuras llamadas ribosomas.  Son las proteínas las que de gran manera determinan las características y la función de una célula.

 

Imagen ADN- Genes- se reconocen: ARM – ribosomas (minuto 1:05- 1:07)

 

Los cambios epigenéticos pueden potenciar o interferir en la transcripción de genes específicos.  La forma más común de interferencia se puede identifica en el ADN o las proteínas del vecindario como que se etiquetan con pequeños marcadores químicos. A la serie de etiquetas químicas que se unen al genoma de una célula X se le denomina epigenoma.

 

Imagen de etiquetas (minuto 1:28) (minuto 1:37)

 

Algunas de estas etiquetas, como las llamadas grupo metilo, inhiben la expresión del gene al descarrilar el mecanismo de transcripción celular o haciendo que la cadena de ADN se enrolle más firme alrededor del gene, haciéndolo inaccesible. El gene sigue ahí, pero apagado.  Provocar la transcripción es esencialmente lo opuesto. Algunas etiquetas químicas pueden develar el ADN haciendo que sea más fácil de transcribir, cosa que estimula la producción de la proteína asociada. Los cambios epigenéticos pueden sobrevivir a la división celular lo que significa que pueden afectar a un organismo toda su vida y puede ser bueno, o malo en otros casos. 

 

Imagen Cuna-lápida (minuto 2:11)

 

Los cambios epigenéticos forman parte de un desarrollo normal en el ser humano. Las células de un embrión comienzan con un genoma maestro y a medida que se dividen, algunos genes se activan mientras que otros son inhibidos. Con el tiempo y a través de esta reprogramación epigenética algunas células se convierten en células del corazón y otras en células del hígado.

 

Imagen bebé – genoma maestro 1 solo, pero muchos epigenomas: genes/ medio ambiente (minuto 2:18, 2:23)

 

 

Cada tipo de células de las aproximadamente 200 que tiene el cuerpo humano tienen como base el mismo genoma, pero su epigenoma particular. El epigenoma también hace parte de un diálogo entre genes y medio ambiente.  Las etiquetas químicas que activan o inhiben los genes pueden estar influidos por factores como la dieta, exposición a sustancias químicas y medicamentos que con el tiempo pueden resultar en enfermedades, como sería el caso de que se inhibiera un gene que produjera una proteína que no deja crecer tumores.

 

Imagen: Etiquetas : dieta/ químicos/ medio ambiente – pero también por el entorno social (minuto 2:45; 2:53; 3:21)

 

Los cambios epigenéticos inducidos por el ambiente son, en parte, la razón de por qué gemelos genéticamente idénticos pueden crecer y tener vidas muy diferentes el uno del otro. Al ir creciendo, los epigenomas de los gemelos divergen pudiendo afectar la forma en que envejecen y su vulnerabilidad a las enfermedades. Hasta las experiencias sociales pueden causar cambios epigenéticos.

En un estudio donde mamás ratas no estuvieron los suficientemente atentas a sus crías, los genes de los bebés que les ayuda a afrontar el estrés, se metilaron y se inhibieron.  Parece ser que no acaba en esa generación, sino que puede ser hereditario.  La mayoría de las etiquetas epigenéticas se borran cuando se forman los óvulos y los espermatozoides. Pero ahora la ciencia está detectando que algunas de esas huellas subsisten, pasando esos rasgos epigenéticos a la siguiente generación.

 

Imagen.  Ratoncitos solos y papás viendo tele (minuto 3:28)

 

Las experiencias de su papá de niño o de su mamá, o las decisiones tomadas en edad adulta, podrían darle forma a su epigenoma como hija(o) de ellos.   A pesar de que los cambios epigenéticos se adhieren, no son necesariamente permanentes. Un estilo de vida equilibrado llevando una dieta saludable, ejercicio y evitar contaminantes podrían, a la larga, ayudar a crear un epigenoma sano.

La ciencia está empezando entender cómo la epigenética puede, a través de una muestra de ADN, identificar la edad cronológica del sujeto en estudio, las implicaciones en el desarrollo humano, envejecimiento, enfermedades mentales, cardiacas y cáncer. 

Las nuevas técnicas de edición del genoma hacen mucho más fácil identificar qué cambios epigenéticos son importantes para la salud y la enfermedad. Además, se están haciendo avances en la intervención anti- envejecimiento.

Una vez que entendamos bien cómo es que el epigenoma influencia nuestro organismo podríamos igualmente ser capaces de influenciar en él.[2]

 

 

Los mecanismos epigenéticos

Hasta hoy se han descubierto tres mecanismos que controlan la expresión de los genes a nivel de las moléculas.  El primero, ya lo vimos más arriba, se denomina Metilación y es como las etiquetas químicas que se le ponen a los genes para activarlos o inhibirlos.

El segundo mecanismo es la modificación química de las histonas de cromatina, tales como la acetilación. Es como el recetario que veíamos más arriba, este mecanismo puede cambiar la densidad y permitir el acceso a los genes para su activación.

El tercer mecanismo son los microARNs que son importantes para la regulación cuando se activan o se inhiben los genes. 

Actualmente se sabe que las modificaciones epigenéticas participan en un importante número de procesos como por ejemplo la adquisición de memoria inmunológica de linfocitos T, en las bases neurobiológicas de la memoria, el aprendizaje y en la respuesta al estrés mediado por el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal. También se han asociado las modificaciones epigenéticas a enfermedades psiquiátricas como la esquizofrenia y la depresión.

Estudios más nuevos han utilizado la metilación del ADN para identificar la edad cronológica del sujeto de estudio. Esto ha sentado las bases para eventualmente intervenir en el proceso de envejecimiento y quizás, revertirlo.

 

El futuro del reloj epigenético

Lo que ha hecho el doctor Horvath es una prueba bioquímica que puede utilizarse para medir la edad utilizando los niveles de metilación del ADN que tienden a ser muy estables. 

Los relojes de envejecimiento biológico y los bio-indicadores de envejecimiento encontrarán muchos usos en la investigación biológica, ya que la edad es una característica fundamental de la mayoría de los organismos. Las medidas precisas de la edad biológica (relojes de envejecimiento biológico) podrían ser útiles para

  • Comprobar la validez de diversas teorías sobre el envejecimiento biológico
  • Diagnosticar diversas enfermedades relacionadas con la edad y definir subtipos de cáncer,
  • Predecir/pronosticar la aparición de diversas enfermedades,
  • Servir como marcadores sustitutos para evaluar las intervenciones terapéuticas, incluidos los enfoques de rejuvenecimiento,
  • Estudiar la biología del desarrollo y la diferenciación celular, aplicaciones forenses, por ejemplo, para estimar la edad de un sospechoso a partir de la sangre dejada en la escena del crimen.

Además, se espera que los relojes biológicos sean útiles para estudiar qué causa el envejecimiento y qué se puede hacer contra él. Sin embargo, actualmente sólo pueden captar los efectos de las intervenciones que afectan a la tasa de envejecimiento futura por la que la mortalidad aumenta con la edad, y no la de las intervenciones que actúan en un momento del tiempo.

 

Aplicaciones del reloj epigenético antienvejecimiento del doctor Steve Horvath

Al comparar la edad de metilación del ADN (edad estimada) con la edad cronológica, se pueden definir medidas de aceleración de la edad. Un valor positivo/negativo de la aceleración de la edad epigenética sugiere que el tejido subyacente envejece más rápido/despacio de lo esperado.

Así, la propuesta del doctor Horvath se ocupa en

  • La velocidad de envejecimiento epigenético de las personas, Tejido canceroso, Neuropatologías relacionadas con la enfermedad de Alzheimer, Infección por VIH, Enfermedad de Parkinson, Trastorno del desarrollo: síndrome X, Envejecimiento epigenético y senescencia celular;

Y de manera especialmente relevante en

  • Estilo de vida. Aunque los factores no son muy fuertes en cuanto a la aceleración de la edad en sangre, resultados demuestran que hay beneficio gracias al nivel educativo, la alimentación a base de plantas principalmente, actividad física, consumo moderado de alcohol y los riesgos asociados al síndrome metabólico. 
  • Obesidad y síndrome metabólico. Un gran estudio descubrió que varios biomarcadores del síndrome metabólico (niveles de glucosa, insulina y triglicéridos, proteína C reactiva, relación cintura-cadera) se asociaban a la aceleración de la edad epigenética en la sangre. Por el contrario, los niveles elevados del colesterol bueno HDL se asociaban a una menor tasa de envejecimiento epigenético de la sangre. Otras investigaciones sugieren asociaciones muy fuertes entre un índice de masa corporal, una relación cintura-cadera y un perímetro de cintura más elevados y la aceleración de los relojes epigenéticos, con pruebas de que la actividad física puede atenuar estos efectos.
  • Tejido de mama y cáncer. Dado que el tejido normal que es adyacente a otros tipos de cáncer no muestra un efecto similar de aceleración de la edad, este hallazgo sugiere que el tejido mamario femenino normal envejece más rápido que otras partes del cuerpo.  Además, en un estudio epigenético de tres relojes se ha encontrado que la edad del ADNm resultaba acelerada en muestras de sangre de mujeres sin cáncer, años antes del diagnóstico.
  • En el lento envejecimiento del cerebelo. Una aplicación del reloj epigenético a 30 lugares anatómicos de seis centenarios y sujetos más jóvenes reveló que el cerebelo envejece lentamente: es unos 15 años más joven de lo que se espera en un centenario. Este hallazgo podría explicar por qué el cerebelo presenta menos rasgos neuropatológicos de demencias relacionadas con la edad en comparación con otras regiones del cerebro. En los sujetos más jóvenes (por ejemplo, menores de 70 años), las regiones y células cerebrales parecen tener aproximadamente la misma edad.
  • Los herederos de personas centenarias envejecen más lentamente. La descendencia de los semisupercentenarios (sujetos que alcanzaron una edad de 105-109 años) tiene una edad epigenética inferior a la de los controles emparejados por edad (diferencia de edad = 5,1 años en sangre) y los centenarios son más jóvenes (8,6 años) de lo esperado en función de su edad cronológica. 
  • La menopausia acelera el envejecimiento epigenético. Los siguientes resultados sugieren firmemente que la pérdida de hormonas femeninas resultante de la menopausia acelera la tasa de envejecimiento epigenético de la sangre y, posiblemente, la de otros tejidos. En primer lugar, se ha descubierto que la menopausia precoz se asocia a una mayor aceleración de la edad epigenética de la sangre. En segundo lugar, la menopausia quirúrgica (debida a la ooforectomía bilateral) se asocia a una aceleración de la edad epigenética de la sangre y la saliva. En tercer lugar, la terapia hormonal de la menopausia, que mitiga la pérdida hormonal, se asocia a una aceleración negativa de la edad de las células bucales (pero no de las sanguíneas). En cuarto lugar, los marcadores genéticos que se asocian a la menopausia temprana también se asocian a una mayor aceleración epigenética de la edad en la sangre. 
  • Efectos de sexo y raza/etnicidad. Los hombres envejecen más rápido que las mujeres según la aceleración de la edad epigenética en la sangre, el cerebro y la saliva, pero depende de la estructura investigada y del estilo de vida. El método del reloj epigenético se aplica a todos los grupos raciales/étnicos examinados en el sentido de que la edad del ADNm está altamente correlacionada con la edad cronológica. Pero la etnia puede asociarse con la aceleración de la edad epigenética. Por ejemplo, la sangre de los hispanos y los tsimané envejece más lentamente que la de otras poblaciones, lo que podría explicar la paradoja de la mortalidad hispana.
  • Efecto rejuvenecedor gracia al trasplante de células madre sanguíneas. El trasplante de células madre hematopoyéticas, que trasplanta estas células de un donante joven a un receptor de mayor edad, rejuvenece la edad epigenética de la sangre a la del donante. Sin embargo, la enfermedad de injerto contra huésped se asocia a un aumento de la edad de metilación del ADN.

El reloj epigenético nos puede actualmente dar pautas sobre nuestra edad biológica en comparación con nuestra edad cronológica y se prevén intervenciones en los campos mencionados, sin embargo, mientras llegamos allá, nuestras mamás tenían razón: alimentarse de forma saludable, dormir las horas suficientes, ser activos física y mentalmente y controlar el consumo de alcohol para sentar unas buenas bases epigenéticas.

 

 

 

[1] https://ed.ted.com/lessons/how-the-choices-you-make-can-affect-your-genes-carlos-guerrero-bosagna

[2] https://www.youtube.com/watch?v=_aAhcNjmvhc


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