La exposición prematura a modificadores epigenéticos puede «despertar» con la dieta en la edad adulta y afectar al metabolismo

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Investigadores del Instituto Baylor han encontrado que la exposición temprana del hígado a modificadores epigenéticos reprograma el material hereditario de las células y puede inducir alteraciones en el metabolismo en la edad adulta bajo ciertas condiciones ambientales.

En un reciente estudio, realizado en ratas y publicado en Nature Communication, el equipo de investigadores del Instituto Baylor dirigido por Cheryl Walker ha encontrado que la exposición al bisfenol A en las primeras etapas de la vida induce cambios en la cromatina que se mantienen hasta la edad adulta. En ese momento,  condiciones ambientales concretas como una dieta rica en grasa, pueden acelerar los efectos de la reprogramación, con consecuencias para la salud.

modificadores epigenéticos
El término epigenética hace referencia al conjunto de elementos que regulan la expresión de los genes sin modificar la secuencia del ADN. Imagen: Darryl Leja, National Human Genome Research institute (www.genome.gov).

Desarrollo, epigenética y ambiente

La exposición a determinados agentes ambientales puede tener efectos importantes para la salud de un individuo. Por ejemplo, durante el desarrollo embrionario, el tabaco, el estrés o la alimentación de la madre en el embarazo pueden influir en algunos aspectos de la descendencia.

En el nuevo estudio, el objetivo de los investigadores era entender cómo la exposición temprana a un agente ambiental puede llevar a alteraciones del metabolismo en adultos. Como agente ambiental, el equipo seleccionó el bisfenol A, compuesto químico disruptor endocrino conocido por su  impacto en la función metabólica, que ocurre principalmente a través de su acción sobre el hígado.  Además, realizaron el estudio en ratas, como modelo representativo de lo que ocurre en mamíferos.

Los investigadores observaron que la exposición temprana al bisfenol A en un momento clave del desarrollo hepático induce cambios en las modificaciones epigenéticas de las proteínas histonas, alrededor de las cuales se organiza el ADN. El equipo detectó que en más de 3000 genes se producía una aceleración de los cambios en el epigenoma producidos normalmente durante la maduración del hígado, así como un envejecimiento epigenético prematuro en algunas de las marcas epigenéticas en el tejido hepático. Uno de los genes afectados era Egr1 que actúa como regulador del metabolismo hepático.

El efecto de la reprogramación epigenética mediada por el bisfenol A en el hígado varía según la dieta

El siguiente paso del equipo fue investigar el efecto de los cambios epigenéticos inducidos por el bisfonato A en la expresión génica. Los investigadores observaron que muchos de los genes afectados por la reprogramación epigenética mantenían su actividad normal en los adultos que recibían una dieta normal. Sin embargo, si la dieta se modificaba a una dieta rica en grasas, los animales adultos manifestaban respuestas metabólicas alteradas, causadas en parte por la reprogramación de Egr1.

En este estudio hemos encontrado que incluso la exposición breve a ciertos químicos mientras el hígado está desarrollándose envejecía el epigenoma del hígado”, destaca Cheryl Walker, profesora y directora del Centro de Salud Ambiental de Precisión en el Instituto Baylor y directora del trabajo. “La exposición a estos disruptores endocrinos causó que el joven hígado adquiriera una firma epigenómica de adulto. Sin embargo, este envejecimiento temprano no afectó a la salud hasta más tarde y después de la exposición a una dieta rica en grasas”.

 

Los investigadores encontraron que los animales expuestos a bisfenol A en una etapa crítica del desarrollo del hígado manifestaban alteraciones epigenéticas relacionadas con cambios epigenéticos cuando seguían una dieta rica en grasas similar a la denominada dieta occidental. Imagen: Pixabay.

La plasticidad del epigenoma también implica su vulnerabilidad a determinados factores

Los investigadores plantean un modelo en el que durante las primeras etapas de la vida el epigenoma es plástico y sufre modificaciones como parte del desarrollo y envejecimiento normal de los tejidos. “Esta plasticidad”, señalan “crea una vulnerabilidad a las exposiciones ambientales que puede alterar el epigenoma y, en el caso del bisfenol A, acelerar el envejecimiento normal epigenómico para causar una reprogramación epigenética global”. Más tarde, las interacciones entre el epigenoma y el ambiente pueden enmascarar el impacto de la reprogramación, como ocurre en el caso de los animales que reciben una dieta normal. Solo al ser expuestos a ciertos agentes que representan un desafío para el metabolismo, como la dieta rica en grasas, la reprogramación se manifiesta bajo la forma de respuestas inadecuadas.

Los investigadores reconocen algunas limitaciones del trabajo, como el no haber tomado medidas de variables metabólicas de interés como la sensibilidad a la insulina o la tolerancia a la glucosa. También destacan que el artículo ha estado enfocado en el papel del hígado en el metabolismo, como principal órgano del estado metabólico, pero también podría haber efectos en otros tejidos. Estudios futuros evaluarán estos aspectos.

Los resultados del trabajo plantean un escenario en el que el epigenoma puede guardar memoria molecular de lo ocurrido durante etapas críticas del desarrollo y resaltan la importancia de conocer qué efectos ambientales o de estilo de vida pueden influir en la salud a corto y largo plazo. “Este estudio nos muestra cómo las exposiciones ambientales afectan a nuestra salud y susceptibilidad a la enfermedades, tanto de forma temprana como tardía en la vida”, señala Walker. “También nos muestra que algunas personas adultas podrían verse más afectadas negativamente por una dieta rica en grasas que otras debido a las exposiciones ambientales que experimentaron de forma temprana en su vida”.

Referencias:

Treviño LS, et al. Epigenome environment interactions accelerate epigenomic aging and unlock metabolically restricted epigenetic reprogramming in adulthood. Nat Comm. 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15847-z

Premature epigenomic aging acts like a ‘sleeper cell’ that is awaken by Western-style diet. https://blogs.bcm.edu/2020/06/16/from-the-labs-premature-epigenomic-aging-acts-like-a-sleeper-cell-that-is-awaken-by-high-fat-diet/

 

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