La comida que te moldea: cómo puede la dieta cambiarte el epigenoma Understand article

Traducido por Silvia Manzanero. Eres lo que comes, casi textualmente. La dieta puede influenciar los minúsculos cambios en el genoma que subyacen muchas enfermedades como el cáncer y la obesidad.

Puede que cuando te miras al espejo te preguntes: “Si todas las células de mi cuerpo contienen el mismo ADN, ¿cómo es que mis órganos son en apariencia y en función tan diferentes?”. Esto lo estamos empezando a entender gracias a los recientes avances en epigenética. Ahora sabemos que las células utilizan el material genético de formas distintas; los genes se encienden y se apagan creando el extraordinario nivel de diferenciación de nuestros organismos.

La epigenética describe los procesos celulares que determinan si un gen dado ha de ser transcrito y traducido a su correspondiente proteína. El mensaje se puede transmitir mediante modificaciones químicas de la cromatina pequeñas y reversibles (figura 1). Por ejemplo, la adición de grupos acetilo (acetilación) a las proteínas de soporte del ADN (histonas) fomenta la transcripción. Por el contrario, la adición de grupos metilo (metilación) a ciertas regiones reguladoras del ADN frena la transcripción de los genes. La importancia de estas modificaciones y de otros mecanismos reguladores aumenta durante el desarrollo, cuando la coordinación temporal de la activación genética es crucial para asegurar una correcta diferenciación celular, pero su efecto continúa en la vida adulta.

Las modificaciones epigenéticas pueden darse en respuesta a estímulos ambientales, y uno de los más importantes es la dieta. A pesar de que los mecanismos por los cuales la dieta altera la epigenética no se conocen bien, existen algunos ejemplos claros.

En el invierno de 1944-1945, la ocupación alemana sumió a los Países Bajos en un periodo de hambre en el que la ingesta nutricional de la población bajó a menos de 1000 calorías diarias. Las mujeres siguieron concibiendo y dando a luz, y los niños nacidos entonces son ahora adultos de más de sesenta años. Según estudios recientes estas personas, expuestas a restricciones calóricas cuando se encontraban en el útero de sus madres, son más propensas a sufrir enfermedades crónicas como la diabetes, trastornos cardiovasculares y obesidad que sus hermanos. Los primeros meses de embarazo parecen haber tenido el mayor efecto en el riesgo de enfermedad.

¿Cómo es posible que lo que ocurrió antes de que nacieras influya en tu vida hasta 60 años después? La respuesta parece estar en las adaptaciones epigenéticas del feto en respuesta a la disponibilidad limitada de nutrientes.

Todavía se desconocen los detalles de estas alteraciones epigenéticas, pero se ha descubierto que las personas expuestas al hambre cuando se encontraban en el útero tienen un nivel más bajo de metilación en un gen implicado en el metabolismo de la insulina (el gen del factor de crecimiento insulínico tipo II) que sus hermanos no expuestos (Heijmans y col., 2008). Esto implica que, sorprendentemente, aunque los cambios epigenéticos son en teoría reversibles, los cambios útiles que ocurren durante el desarrollo embrionario pueden sin embargo persistir en la vida adulta, aunque ya no sean útiles y puedan ser incluso perjudiciales. Algunos de estos cambios pueden persistir hasta varias generaciones, afectando a los nietos de las mujeres expuestas (Painter y col., 2008).

Los efectos tempranos de la dieta en la epigenética son también claramente visibles entre las abejas melíferas. Lo que diferencia a las abejas obreras estériles de la fértil reina no es la genética, sino la dieta que toman cuando son larvas (figura 2). Las larvas destinadas a convertirse en reinas se alimentan exclusivamente de jalea real, una sustancia producida por las abejas obreras que inicia un programa genético que promueve la fertilidad en la abeja.

Otro ejemplo sorprendente de la influencia de la nutrición en la epigenética durante el desarrollo se da en ratones. Los individuos con un gen agutí activo tienen el pelaje amarillo y son propensos a la obesidad. Sin embargo, la metilación del ADN puede apagar este gen. Si una ratona agutí embarazada recibe a diario suplementos dietéticos (como el ácido fólico o la colina) capaces de liberar los grupos metilo, los genes agutí de los cachorros se metilan y consecuentemente se inactivan. Estos cachorros llevan el gen agutí pero pierden el fenotipo agutí: son de pelaje marrón y no presentan una tendencia mayor a la obesidad (figura 3).

La toma insuficiente de ácido fólico se relaciona con enfermedades del desarrollo humano como la espina bífida y otros defectos del tubo neural. Para prevenir estos problemas se recomienda a las mujeres embarazadas y a las que esperan quedarse embarazadas que tomen suplementos de ácido fólico (ver Hayes y col., 2009).

¿Y cómo afecta la dieta a la epigenética en la edad adulta? En la comida hay muchos componentes con potencial para causar cambios epigenéticos en las personas. Por ejemplo, el brécol y otros vegetales de la familia de las crucíferas contienen isotiocianatos, capaces de aumentar la acetilación de las histonas. Por otro lado, la soja contiene la isoflavona genisteína, que se piensa que puede disminuir la metilación del ADN en ciertos genes. El compuesto polifenol del té verde epigalocatequina-3-galato tiene muchas actividades biológicas incluyendo la inhibición de la metilación del ADN. La curcumina, un componente de la cúrcuma (Curcuma longa) puede tener efectos múltiples en la activación genética porque inhibe la metilación del ADN y también modula la acetilación de las histonas. La figura 4 muestra otros ejemplos de moléculas con actividad epigenética.

La mayoría de los resultados obtenidos hasta ahora sobre estos compuestos provienen de experimentos in vitro, en los que las moléculas purificadas se añadieron a líneas celulares y se midieron sus efectos en los objetivos epigenéticos. Todavía está por probar si el comer los alimentos correspondientes tiene el mismo efecto detectable que en los modelos celulares (Gerhauser, 2013).

Sin embargo, estudios epidemiológicos han sugerido que las poblaciones que consumen grandes cantidades de algunos de estos alimentos parecen ser menos susceptibles a ciertas enfermedades (Siddiqui y col., 2007). Pero es posible que la mayoría de estos compuestos no sólo tenga efectos epigenéticos, sino que también afecte a otras funciones biológicas. Un alimento puede contener muchas moléculas con actividad biológica, por lo que es difícil trazar una correlación directa entre la actividad epigenética y el efecto general en el organismo. Por último, los alimentos sufren muchas transformaciones en nuestro sistema digestivo, así que no está claro qué proporción de los componentes activos alcanza sus objetivos moleculares.

Al ser sus efectos de gran alcance, los cambios epigenéticos forman parte del desarrollo de muchas enfermedades como ciertos cánceres y enfermedades neurológicas. Cuando las células se vuelven malignas, o cancerosas, las modificaciones epigenéticas pueden desactivar los genes supresores tumorales que evitan la proliferación celular excesiva (Esteller, 2007). Como las modificaciones epigenéticas son reversibles, hay gran interés por encontrar moléculas (especialmente las que provienen de la dieta) que puedan corregir estos cambios nocivos y evitar el desarrollo del tumor.

Todos sabemos que una dieta rica en fruta y verdura es buena para nuestra vida diaria, pero está cada vez más claro que puede que sea mucho más importante que eso, al tener importantes implicaciones en la salud a largo plazo y la esperanza de vida.

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