Para hablar de la relación entre epigenética y obesidad debemos hablar primero de que es la epigenética.
Si observamos cada una de las células de nuestro organismo podemos ver que contienen el mismo material genético. Aún así, no tienen nada que ver una célula muscular con una neurona. ¿Porqué? Por que cada una de ellas expresa unos determinados genes y silencia otros concretos. Al estudio de los elementos que permiten dicho proceso se le denomina epigenética. Así, podemos definir la epigenética como el estudio de aquellos elementos que regulan la expresión de los genes sin alterar su secuencia.
Los cambios epigenéticos son reversibles y están influenciados por el ambiente: el estrés, la dieta, la ausencia de alimento, el nivel de oxidación, la hipoxia, el ejercicio físico, contaminación ambiental, la inflamación, la edad....
Es necesaria la conservación de la regulación epigenética a lo largo de los años ya que permite la adaptación al ambiente. De hecho, los desajustes en dicha regulación están detrás del envejecimiento prematuro o la aparición de distintas enfermedades.
Los cambios epigenéticos son reversibles y están influenciados por el ambiente: el estrés, la dieta, la ausencia de alimento, el nivel de oxidación, la hipoxia, el ejercicio físico, contaminación ambiental, la inflamación, la edad....
Es necesaria la conservación de la regulación epigenética a lo largo de los años ya que permite la adaptación al ambiente. De hecho, los desajustes en dicha regulación están detrás del envejecimiento prematuro o la aparición de distintas enfermedades.
¿Cuales son estos procesos epigenéticos que utiliza la célula?
1. Metilación del ADN.
Añadiendo grupos metil en ciertas zonas de los genes, estos pueden silenciarse o expresarse cuando no lo hacían. En general, la hipermetilación provoca el silenciamiento de genes. Comprovar el grado de metilación del ADN se utiliza como marcador diagnóstico y pronóstico del cáncer. Así, por ejemplo, la metilación de genes que codifican para proteinas supresoras de tumores, anularía la producción de estas favoreciendo un proceso tumoral (detalle).
Para conservar un nivel eficiente de metilación necesitamos nutrientes como colina, ácido fólico, vitamina B6 y B12.
Para conservar un nivel eficiente de metilación necesitamos nutrientes como colina, ácido fólico, vitamina B6 y B12.
2. Modificación de histonas.
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| Modificaciones epigenéticas |
Las histonas son las proteínas encargadas de empaquetar el ADN. Añadir o quitar grupos químicos puede permitir que los genes sean más o menos accesibles a la maquinaria que debe procesar sobre ellos, aumentando o disminuiendo así su expresión. Así, la acetilación de las histonas hace que el material genético sea más accesible para su transcripción. De entre las modificaciones que pueden sufrir encontramos: la acetilación, la metilación, la fosforilación, la ribosilación, la sumoilación, la ubiquitinación, la carbonilación y la glicosilación de aminoácidos.
3. Micro ARNs.
Actúan cuando el ADN ya ha sido pasado a ARN (paso previo para sintetizar una proteína), uniéndose a este impidiendo su traducción a dicha proteína.
Estos tres procesos permiten silenciar la expresión de genes o favorecerla según las circunstancias ambientales y las necesidades celulares.. Además, dichos cambios epigenéticos son transmisibles a la descendencia.
Hablando de obesidad, se puede transmitir la tendencia a sufrirla a los hijos ya que estos heredan los genes con su epigenética.
¿Como afecta la epigenética en la obesidad?
¿Como afecta la epigenética en la obesidad?
Ya hablé en su día, que la genética puede favorecer la obesidad a través de mutaciones en la secuencia de las bases que lo conforman. Estas mutaciones pueden generar proteínas con baja actividad, o que pueden perderla por completo. Darán propensión a la obesidad aquellas mutaciones que afecten a genes como los encargados de sintetizar la leptina, o a las proteínas encargadas de eliminar el exceso calórico en forma de calor (las llamadas proteínas desacopladoras), al receptor de la insulina, etc...
La epigenética afecta, como digo, sin alterar los genes, y puede afectarnos des del nacimiento. Estas marcas epigenéticas, de hecho, pueden empezar a formarse ya durante la vida intrauterina. Esto se observó durante la hambruna holandesa de 1944 bajo la ocupación nazi. Los niños que nacieron en ese periodo crecieron, en general, sin problemas de salud aunque con bajo peso. Al llegar a la edad adulta presentaron una tasa de diabetes mucho mayor a la media general, y una mayor tasa de obesidad. Además, este hecho afectaba también a sus descendientes.
La restricción calórica de las madres gestantes indicaba a los fetos que el ambiente externo sería pobre en nutrientes. El organismo reaccionaba marcando los genes para indicar cuales debían estar silenciados y cuales no para mejorar la tasa de supervivencia en un ambiente carencial. El organismo nacido en estas circunstancias no estaba preparado para encontrarse un ambiente sin carencias nutricionales. Eso favoreció la diabetes y la obesidad en estos individuos.
Ahora bien, se ha comprobado que el exceso de alimentación durante el embarazo también establece cambios epigenéticos que pueden favorecer la obesidad, la diabetes tipo II y las enfermedades metabólicas.
Los oligoelementos esenciales cuya deficiencia o exceso pueden modificar los procesos epigenéticos son: zinc, selenio, hierro, folatos, vitamina C y niacina (detalle)
La exposición intrauterina al tabaco incrementa el riesgo a sufrir obesidad en la niñez y la adolescencia (entre otras cosas).
¿Podemos alterar favorablemente las marcas epigenéticas?
Si bien es en la edad temprana y intrauterina cuando más se puede influir en la epigenética, estas marcas pueden ser reversibles influenciadas por el ambiente a cualquier edad. Eso es lo que hace que, aunque las tuviéramos para expresar obesidad, estas lo harían en proporción a su interacción con el ambiente. En definitiva, se modulan por nuestro comportamiento.
Se puede reordenar la epigenética del genoma por la alimentación y la realización de ejercicio físico. Vamos, los aliados de siempre. Esto nos demuestra la importancia de estas intervenciones, ya que nos benefician a distintos niveles.
Hay que considerar también la nutrigenómica. Es decir, el estudio del impacto de la nutrición sobre la expresión de los genes. Un mismo alimento puede impactar de forma distinta en dos individuos por presentar genes ligeramente distintos (mutaciones puntuales en una base del gen) o por tener marcas epigenéticas distintas. Los nutrientes pueden comportarse como factores de transcripción modificando la expresión génica. Por ejemplo, los acidos grasos se comportan como factores de transcripción de genes involucrados en el metabolismo lipídico y la adipogénesis.
Podemos leer aquí algunos efectos de la dieta sobre el epigenoma:
Otro gen afectado por la epigenética y relacionado con la obesidad es el gen "reloj". De hecho hay varios "gen reloj" que controlan los ritmos circadianos. Cuando no se expresa correctamente hay mayor tendencia a la obesidad, a presentar más grasa en la cintura y a una peor calidad del sueño. Parece que este gen se metila mucho más cuando se come deprisa, se pica con frecuencia o se come por aburrimiento. Abandonando estos malos hábitos, el gen vuelve a desmetilarse y a funcionar mejor.
En el siguiente enlace podemos leer como la dieta afecta sobre la acetilación o desacetilación de histonas. En el primer caso se hará más accesible el material genético (aunque no siempre), y en el segundo se dificultará. Estos procesos se llevan a cabo por las acetilasas y desacetilasas respectivamente. La dieta activará o desactivará estos enzimas, regulando así este proceso epigenético.
Son activadores de las acetiltransferasas (apoyan la acetilación de histonas): glucosa y alcohol. Son inhibidores de las mismas: la cúrcuma, el ácido anacárdico de las nueces, y el Garcinol de la planta Garcinia.
Sobre las desacetilasas (reducen la acetilación de las histonas) son activadores: reveratrol, teofilina del te verde, dietas ricas en sal, y las dietas hipocaloricas. Son inhibidores de las mismas: los compuestos organosulfurados procedentes del ajo, metabolitos derivados de la vitamina E, sulforafanos de plantas de la familia de las crucíferas, isoflavonas con actividad antiestrogénicas, nicotinamida (vitamina B3) y niveles elevados de glucosa. Hay que tener en cuenta que se conocen once tipos de desacetilasas de histonas. Por tanto, los distintos compuestos actuaran más sobre unas que otras marcando así distintas acciones.
Sabemos que la respuesta a una dieta hipocalórica también es diferente entre distintos individuos. Esto es debido a diferencias en la metilación de determinados genes (estudio). En este caso, seguir insistiendo en dietas hipocalóricas es una pérdida de tiempo (aunque ya vimos aquí que generalmente lo és).
Sobre la dieta, añadir finalmente que la microbiota afecta también a la epigenética. Y la dieta puede determinar cual es la microbiota dominante en el intestino. Estos cambios epigenéticos vienen orquestados por los ácidos grasos de cadena corta (acetato, butirato y propionato) sintetizados por dicha microbiota. Ya vimos aquí como mantener una microbiota saludable. Para ejercer estos efectos epigenéticos, el butirato, es un inhibidor de la enzima histona desacetilasa, encargada de eliminar grupos acetil de las histonas. Es decir, permite mantener las histonas acetiladas y así favorecer la expresión de genes. Como ejemplo, la llamada histona desacetilasa 3 reduce el metabolismo oxidativo de la grasa en el tejido adiposo blanco al reducir la producción de calor promoviendo su acumulación. Así, su inhibición por butirato favorece la oxidación de la grasa.
En cuanto al ejercicio ya sabemos los beneficios que reporta para la salud. Lo que quizàs no sabíamos es que parte de estos beneficios se deben a efectos epigenéticos y que, por lo tanto, se "diluyen" cuando dejamos de hacer ejercicio. Sirva de ejemplo el gen de la miostatina. Éste es un factor de crecimiento que limita el desarrollo del tejido muscular. Pues una manera de "apagar" el gen de la miostatina es haciendo ejercicio con pesas. Esto provoca metilación del gen reduciendo su expresión. También se modifica la expresión de genes musculares que tienen relación con la actividad de la insulina, mejorando su acción.
La epigenética afecta, como digo, sin alterar los genes, y puede afectarnos des del nacimiento. Estas marcas epigenéticas, de hecho, pueden empezar a formarse ya durante la vida intrauterina. Esto se observó durante la hambruna holandesa de 1944 bajo la ocupación nazi. Los niños que nacieron en ese periodo crecieron, en general, sin problemas de salud aunque con bajo peso. Al llegar a la edad adulta presentaron una tasa de diabetes mucho mayor a la media general, y una mayor tasa de obesidad. Además, este hecho afectaba también a sus descendientes.
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| Embrión de 7 semanas |
Ahora bien, se ha comprobado que el exceso de alimentación durante el embarazo también establece cambios epigenéticos que pueden favorecer la obesidad, la diabetes tipo II y las enfermedades metabólicas.
Los oligoelementos esenciales cuya deficiencia o exceso pueden modificar los procesos epigenéticos son: zinc, selenio, hierro, folatos, vitamina C y niacina (detalle)
La exposición intrauterina al tabaco incrementa el riesgo a sufrir obesidad en la niñez y la adolescencia (entre otras cosas).
¿Podemos alterar favorablemente las marcas epigenéticas?
Si bien es en la edad temprana y intrauterina cuando más se puede influir en la epigenética, estas marcas pueden ser reversibles influenciadas por el ambiente a cualquier edad. Eso es lo que hace que, aunque las tuviéramos para expresar obesidad, estas lo harían en proporción a su interacción con el ambiente. En definitiva, se modulan por nuestro comportamiento.
Se puede reordenar la epigenética del genoma por la alimentación y la realización de ejercicio físico. Vamos, los aliados de siempre. Esto nos demuestra la importancia de estas intervenciones, ya que nos benefician a distintos niveles.
Podemos leer aquí algunos efectos de la dieta sobre el epigenoma:
- Una dieta pobre en proteína entorpece la metilación de genes relacionados con los glucocorticoides, dando lugar a inflamaciones, dolor, y un peor metabolismo de azúcares y grasas.
- El consumo de arroz integral (contiene orizanol gamma) incrementa la metilaciones en genes relacionados con la dopamina, regulando mejor la sensación de hambre.
- Grasas trans en niños provoca modificaciones epigeneticas en los genes que controlan el hambre, la producción de insulina y el metabolismo de las grasas.
En el siguiente enlace podemos leer como la dieta afecta sobre la acetilación o desacetilación de histonas. En el primer caso se hará más accesible el material genético (aunque no siempre), y en el segundo se dificultará. Estos procesos se llevan a cabo por las acetilasas y desacetilasas respectivamente. La dieta activará o desactivará estos enzimas, regulando así este proceso epigenético.
Son activadores de las acetiltransferasas (apoyan la acetilación de histonas): glucosa y alcohol. Son inhibidores de las mismas: la cúrcuma, el ácido anacárdico de las nueces, y el Garcinol de la planta Garcinia.
Sobre las desacetilasas (reducen la acetilación de las histonas) son activadores: reveratrol, teofilina del te verde, dietas ricas en sal, y las dietas hipocaloricas. Son inhibidores de las mismas: los compuestos organosulfurados procedentes del ajo, metabolitos derivados de la vitamina E, sulforafanos de plantas de la familia de las crucíferas, isoflavonas con actividad antiestrogénicas, nicotinamida (vitamina B3) y niveles elevados de glucosa. Hay que tener en cuenta que se conocen once tipos de desacetilasas de histonas. Por tanto, los distintos compuestos actuaran más sobre unas que otras marcando así distintas acciones.
Sabemos que la respuesta a una dieta hipocalórica también es diferente entre distintos individuos. Esto es debido a diferencias en la metilación de determinados genes (estudio). En este caso, seguir insistiendo en dietas hipocalóricas es una pérdida de tiempo (aunque ya vimos aquí que generalmente lo és).
Sobre la dieta, añadir finalmente que la microbiota afecta también a la epigenética. Y la dieta puede determinar cual es la microbiota dominante en el intestino. Estos cambios epigenéticos vienen orquestados por los ácidos grasos de cadena corta (acetato, butirato y propionato) sintetizados por dicha microbiota. Ya vimos aquí como mantener una microbiota saludable. Para ejercer estos efectos epigenéticos, el butirato, es un inhibidor de la enzima histona desacetilasa, encargada de eliminar grupos acetil de las histonas. Es decir, permite mantener las histonas acetiladas y así favorecer la expresión de genes. Como ejemplo, la llamada histona desacetilasa 3 reduce el metabolismo oxidativo de la grasa en el tejido adiposo blanco al reducir la producción de calor promoviendo su acumulación. Así, su inhibición por butirato favorece la oxidación de la grasa.
En cuanto al ejercicio ya sabemos los beneficios que reporta para la salud. Lo que quizàs no sabíamos es que parte de estos beneficios se deben a efectos epigenéticos y que, por lo tanto, se "diluyen" cuando dejamos de hacer ejercicio. Sirva de ejemplo el gen de la miostatina. Éste es un factor de crecimiento que limita el desarrollo del tejido muscular. Pues una manera de "apagar" el gen de la miostatina es haciendo ejercicio con pesas. Esto provoca metilación del gen reduciendo su expresión. También se modifica la expresión de genes musculares que tienen relación con la actividad de la insulina, mejorando su acción.
