EPIGENÉTICA: UNA NUEVA FORMA DE ENTENDER LA HERENCIA Y LA SALUD

La epigenética (del griego epi, sobre o encima de, y genética) es el estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin alterar la secuencia del ADN que los contiene. 

Estos mecanismos son capaces de activar o desactivar los genes, o de modificar su nivel de actividad, en función de las condiciones ambientales y de las experiencias vitales. Además, estos mecanismos pueden ser heredables, es decir, pueden transmitirse de una generación a otra sin cambiar el código genético.

ADN

Los mecanismos epigenéticos

La epigenética nos muestra que los genes no son el único determinante de nuestro fenotipo (el conjunto de rasgos físicos y psicológicos que nos caracterizan), sino que también intervienen factores externos e internos que modulan la forma en que se lee e interpreta el genoma (el conjunto completo de los genes de un organismo). La epigenética nos revela que el ADN no es un destino fijo e inmutable, sino que es una molécula dinámica y adaptable, que puede responder a los cambios del entorno y de la historia personal.

Los mecanismos epigenéticos son procesos químicos y moleculares que modifican la estructura y la función del ADN y de las proteínas asociadas a él (las histonas), sin cambiar su secuencia. Estos procesos pueden ser reversibles o irreversibles, dependiendo de la duración y la intensidad del estímulo que los provoca. Los principales mecanismos epigenéticos son:

• La metilación del ADN, que consiste en la adición de un grupo metilo (-CH3) a una de las bases nitrogenadas del ADN (la citosina). Este proceso suele inhibir la expresión de los genes, ya que impide el acceso de los factores de transcripción (las proteínas encargadas de activar o reprimir los genes) al ADN.
• La acetilación de las histonas, que consiste en la adición o eliminación de un grupo acetilo (-COCH3) a las histonas (las proteínas que forman parte del cromosoma y que enrollan el ADN alrededor suyo). Este proceso suele activar o desactivar los genes, dependiendo de si aumenta o disminuye la compacidad del cromosoma y, por tanto, la accesibilidad del ADN.
• El ARN no codificante, que consiste en moléculas de ARN (ácido ribonucleico) que no se traducen en proteínas, pero que regulan la expresión de los genes mediante diversos mecanismos, como el silenciamiento génico (la inhibición de la transcripción o traducción del ADN), la interferencia génica (la degradación selectiva del ARN mensajero) o la modificación del cromatina (la estructura del cromosoma).

Epigenómica

Estos mecanismos epigenéticos pueden actuar de forma combinada o independiente, y pueden afectar a uno o varios genes con múltiples funciones. Así, se genera una gran diversidad y complejidad en el control de la expresión génica.

Los factores epigenéticos

Los factores epigenéticos son las variables ambientales y personales que inducen o modifican los mecanismos epigenéticos. Estos factores pueden ser físicos, químicos, biológicos, psicológicos o sociales, y pueden actuar en diferentes momentos del desarrollo y de la vida. Algunos ejemplos de factores epigenéticos son:

• La alimentación, que puede influir en el estado nutricional y metabólico del organismo, así como en el aporte de sustancias con capacidad epigenética, como las vitaminas, los minerales, los antioxidantes o los probióticos.
• El estrés, que puede alterar el equilibrio hormonal y neuronal del organismo, así como la respuesta inmunitaria e inflamatoria, afectando a la expresión de genes relacionados con el crecimiento, la diferenciación, la supervivencia o la muerte celular.
• El tabaco, que puede provocar daños en el ADN y en las histonas, así como cambios en la metilación del ADN, afectando a la expresión de genes implicados en el cáncer, las enfermedades cardiovasculares o las enfermedades respiratorias.

Expresión genética

• El alcohol, que puede interferir en el metabolismo del ácido fólico y de la metionina, dos sustancias esenciales para la metilación del ADN, así como en el equilibrio oxidativo y antioxidativo del organismo, afectando a la expresión de genes relacionados con el cáncer, las enfermedades hepáticas o las enfermedades neurológicas.
• El ejercicio físico, que puede mejorar el estado cardiovascular y muscular del organismo, así como la sensibilidad a la insulina y el consumo de glucosa, afectando a la expresión de genes relacionados con el metabolismo, la inflamación o el envejecimiento.
• El aprendizaje, que puede estimular la formación de nuevas conexiones neuronales y la plasticidad cerebral, así como la liberación de neurotransmisores y factores neurotróficos, afectando a la expresión de genes relacionados con la memoria, el aprendizaje o las emociones.

Estos factores epigenéticos pueden tener efectos positivos o negativos sobre la salud y el bienestar del individuo, dependiendo de su naturaleza, intensidad, duración y momento de exposición. Además, estos efectos pueden ser transitorios o permanentes, y pueden ser transmitidos a las generaciones posteriores.

Las aplicaciones de la epigenética

La epigenética tiene múltiples aplicaciones en diversos campos de la ciencia y la sociedad. Algunas de las más relevantes son:

• La biología del desarrollo, que estudia cómo se forma un organismo multicelular a partir de una única célula (el cigoto), mediante procesos de división celular, diferenciación celular y morfogénesis. La epigenética juega un papel clave en estos procesos, ya que permite que células con el mismo genoma adquieran distintas identidades y funciones según el tejido o el órgano al que pertenecen.
• La medicina personalizada, que busca adaptar los tratamientos médicos a las características genéticas y epigenéticas de cada paciente, con el fin de mejorar su eficacia y reducir sus efectos secundarios. La epigenética permite identificar biomarcadores epigenéticos que sirven para diagnosticar, pronosticar o monitorizar diversas enfermedades, así como para diseñar fármacos epigenéticos que actúan sobre los mecanismos epigenéticos alterados en dichas enfermedades.

Regulación genética

• La salud pública, que se ocupa de prevenir y controlar los problemas de salud que afectan a una población o a una comunidad. La epigenética permite evaluar el impacto de los factores ambientales y sociales sobre la salud y el bienestar de las personas, así como diseñar intervenciones epigenéticas que modifiquen los factores epigenéticos nocivos o potencien los factores epigenéticos beneficiosos.
• La psicología, que estudia los procesos mentales y el comportamiento humano. La epigenética permite comprender cómo las experiencias vitales influyen en el desarrollo cerebral y en la expresión de los genes relacionados con las funciones cognitivas y emocionales, así como cómo estos cambios pueden transmitirse a las generaciones posteriores.

La epigenética es, pues, una disciplina científica que nos ofrece una nueva forma de entender la herencia y la salud. Nos muestra que no solo somos lo que dictan nuestros genes, sino también lo que nos pasa a lo largo de nuestra vida. Nos revela que podemos modificar nuestro destino genético mediante nuestras elecciones y acciones. Nos invita a cuidar nuestro entorno y nuestro estilo de vida para mejorar nuestra calidad de vida y la de nuestros descendientes.