Epigénesis: Nueva disciplina que revoluciona la medicina, la psiquiatría y todas las ciencias biológicas (página 2)
Enviado por Felix Larocca
Nuevas investigaciones
Las exploraciones del grupo de Nathaniel Heintz en el Laboratorio de Biología Molecular de Rockefeller University en New York, sugieren que una nueva área de complejidad, hasta ahora desconocida, existe en nuestro plan genético universal afectando los organismos que de éste se originan.
Heintz comenzó sus investigaciones partiendo de la premisa de que todos los mecanismos que, desde la estructura del núcleo, regulan la expresión genética, no han sido bien establecidos.
La razón por la que Heintz pensara de esta manera es algo que casi todos los investigadores comparten, ya que nadie puede explicar cómo son posibles las diferencias enormes — en términos de complejidad estructural — que existen entre lombrices, ratones, simios y seres humanos, todos los cuales poseen aproximadamente la misma cantidad de material genético.
Célula madre
Los científicos, que laboran con Heintz, han determinado que las diferencias en la expresión hereditaria entre seres vivientes, se originan en parte en los mecanismos de regulación dinámica que controlan la expresión de los genes, en lugar de originarse en los genes mismos.
La ciencia epigenética, disciplina nueva y progresiva en el campo de la biología, se dedica, precisamente, al estudio de los factores no-genéticos que intervienen en esta regulación.
Un componente fundamental en esta variable, de la expresión transmitida, lo representa la metilación del ADN, que determina los lugares donde la citosina precederá a la guanidina en el código que resultará pasado más adelante a generaciones futuras.
Veamos
Cuando una enzima conocida como la metiltransferasa fija un grupo metilo a la citosina, esta acción resulta en un elemento nuevo, estable, y totalmente diferente a la base original, llamado 5-metilcitosina.
Esta modificación, actuando en la región promotora de un gene resulta en el silenciamiento del mismo.
La metilación del ADN
En bioquímica, la metilación es la adición de un grupo metilo (-CH3) a una molécula. En la biología del desarrollo, la metilación es el principal mecanismo epigenético. Aquí la metilación consiste en la transferencia de grupos metilos a algunas de las bases citosinas (C) del ADN situadas previas y contiguamente a una guanina (G). Puesto que la metilación es fundamental en la regulación del silenciamiento de los genes, se pueden provocar alteraciones en la transcripción genética sin necesidad de que se produzca una modificación en la secuencia del ADN, siendo éste uno de los mecanismos responsables de la plasticidad fenotípica. También pueden ser metilados los productos de los genes, es decir, las proteínas, regulándose asimismo su función. En este proceso intervienen las enzimas ADN-metiltransferasas.
Como ya hemos visto en otras ponencias relacionadas a este tema, la metilación regional del ADN comienza en las etapas más tempranas de la vida, actuando en la diferenciación de células madres embrionarias que se transformarán en las estructuras citológicas específicas que, a su vez, constituirían las diversas vísceras y tejidos de un organismo. Dando lugar a uno de los misterios más sublimes del enigma de la vida.
Investigaciones recientes han demostrado que factores del entorno y experiencias provenientes del medio circundante, como ejemplo, el tipo de cuidado que crías de ratas reciben de la madre, pueden asimismo resultar en patrones de metilación celular con resultantes comportamientos, no-genéticos, que son transmitidos a varias generaciones sin cambiar la estructura del ADN.
Emerge un nuevo nucleótido
El reciente descubrimiento de un nuevo nucleótido puede que resulte en constreñir a los biólogos a reexaminar sus métodos de investigación en lo que respecta al entendimiento de la metilación del ADN.
Células granulares
La serendipia en la ciencia operando de nuevo.
Esta última adición al léxico del ADN se descubrió fortuitamente durante investigaciones del nivel existente de 5-metilcitosina en los núcleos enormes de las células de Purkinje.
Skirmantas Kriaucionis, quien hiciera el hallazgo en el laboratorio de Heintz, admite que los científicos no buscaban lo que, por serendipia, encontraron.
El descubrimiento
Kriaucionis estaba empeñado en comparar los niveles de 5-metilcitosina en dos neuronas muy distintas — pero interconectadas — en el cerebro de ratones: las células de Purkinje, las más voluminosas de las células del cerebro, y las células granulares, las más numerosas y entre las más diminutas, de todo el encéfalo.
Juntas, ambos tipos de células, coordinan la función motora del cerebelo.
Luego de haber desarrollado un nuevo método para separar, entre ellos, el núcleo de los tipos de células individuales, Kriaucionis estaba en medio del proceso de analizar la constitución epigenética de estas estructuras citológicas, cuando se tropezó con un volumen sustancial de un nucleótido anómalo e inesperado, al que denominara como "x".
Esta unidad estructural, recién descubierta, constituía casi el 40 por ciento de la citosina metilada en las células de Purkinje y el 10 por ciento en las células granulares.
Entonces, el investigador condujo una serie de pruebas adicionales en "x", incluyendo espectrometría de masa, la que determina los componentes elementales de moléculas, reduciéndolas a sus partes constituyentes, y luego ionizando estas partículas para determinar su proporción de masa-a-carga.
Estroma celular
Sorprendido, por los resultados obtenidos, Kriaucionis repitió el mismo experimento diez veces más, logrando exactamente las mismas consecuencias: "x" era 5-hidroximetilcitosina, un nucleótido estable que sólo se había observado en las formas más simples de organismos, los virus bacterianos.
Pruebas adicionales conducidas por este investigador confirmaron que "x" no podría ser un efecto de envejecimiento, del daño al ADN durante el proceso del aislamiento celular, o de contaminación por ARN. Concluyendo que "x" es un elemento constante, que existe en gran abundancia, por lo menos, en el cerebro del ratón y del ser humano.
Lo que aún no se ha determinado es exactamente el rol de este nucleótido. Lo que hasta ahora se conoce es que, en pruebas tentativas, parece jugar un papel en la desmetilación del ADN, aunque asimismo se cree que pueda que tenga una función en la regulación de la expresión de los genes.
¿Cómo "x" escapó ser identificado por tanto tiempo?
La razón por la cual se cree que este nucleótido no se había revelado antes, es resultado de los métodos tradicionales que se habían venido utilizando, hasta el momento, en la mayoría de los experimentos epigenéticos.
En los ensayos antiguos los científicos recurrían a secuencias de conversión de bisulfito para identificar los sitios de metilación del ADN. Un procedimiento que no logra distinguir entre 5-hidroximetilcitosina y 5-metilcitosina, una deficiencia técnica que mantuvo el recién descubierto nucleótido, desapercibido por años.
Lo que es definitivo, es que este hallazgo obligará a muchos investigadores a revisar sus previas labores. Por ejemplo, El Proyecto del Epigenoma Humano, ahora en proceso, ha usado exclusivamente los métodos de secuencias de conversión de bisulfitos en sus proyectos, lo que indica que tendrán que repetirse todos los experimentos ya realizados.
La importancia de los nuevos descubrimientos en el campo de la epigénesis se pone en evidencia en el papel que sus entendimientos puedan suministrar a otras actividades celulares, que hasta ahora constituyeran posibilidades remotas.
El rol epigenético en el desarrollo de la leucemia
Un yerro genético puede conducir a un error en la interpretación de las etiquetas que asisten en controlar la actividad genética.
Recientemente, científicos, han iluminado el mecanismo que hace que una mutación funcional, vinculada a la leucemia mieloide, pueda dar comienzo a esta seria enfermedad.
El problema resulta cuando algunas células malinterpretan el significado de etiquetas químicas, llamadas "marcadores epigenéticos", en ciertos genes clave.
El cáncer puede ser resultado de muchos mecanismos causativos. En algunos pacientes, con cáncer de la sangre, el agente desencadenante puede ser una reorganización de piezas pequeñas del cromosoma, como se ha establecido.
La reorganización, en este caso, fusiona partes de dos proteínas — NUP98 y JARID1A — las que aúna. La significancia de este fenómeno, han demostrado Gang Wang y David Allis de Rockefeller University en New York, es que el apareamiento de estas dos proteínas puede resultar en problemas para toda célula.
La mutación en sí interfiere con la habilidad celular de interpretar marcadores epigenéticos — como antes hemos dicho — que actúan como indicadores que suministran información acerca del control de intensidad en la actividad de algunos genes. Esta "equivocación" puede resultar en malignidades.
He aquí como esto sucede
Una de las dos proteínas es, NUP98, que ya había sido implicada en varios tipos de leucemia, específicamente cuando esta proteína se fusiona con cierta proteína. En este caso, NUP98 se une a una parte de la proteína JARID1A, llamada "un dedo PHD" cuya misión es la de "leer" etiquetas (o marcas) epigenéticas.
Los cuatro grupos de genes Hox
Los dedos PHD asisten las células en la interpretación de marcas químicas que existen en proteínas asociadas al ADN, llamadas histonas.
Las histonas son proteínas básicas que se ciñen alrededor del ADN para que éste encaje dentro de una célula.
Etiquetas químicas en las colas de las histonas afectan la manera en cuán apretada será la envoltura del ADN alrededor de las proteínas, lo que a su vez influye en la actividad potencial del gene.
Ejemplos
El dedo PHD de JARID1A lee una marca en particular en la cola de histona H3. La marca, entonces, da señal a la maquinaria de la célula de que un gen debe de ser activado, y esencialmente expresado. En otro ejemplo, otro tipo de lectura indicaría que el gene debe de ser, o saltado o expresado tenuemente.
Normalmente, cuando el dedo PHD se afija a la marca, la proteína borra la marca, silenciando el gene. Pero, Wang descubrió que cuando el dedo PHD se fusiona con NUP98, el dedo puede leer la marca, pero no la borra.
Esas son malas noticias.Más malas nuevas son que las proteínas fusionadas actúan como una cubierta, previniendo a otras moléculas que borren la señal del gen encendido. En efecto, en lugar de "darle al botón de la sordina", las proteínas fundidas reclutan otros genes activadores, aumentando al máximo el volumen de la actividad cacofónica de todos los genes implicados.
Los genes marcados de esta manera, por las proteínas fusionadas, incluyen algunos miembros de la familia Hox, que son importantes en promover la replicación celular embrionaria.
Así, que, en lugar de apagar la replicación para seguir su desarrollo como una célula sanguínea común y "normal". Una célula de la médula ósea con la mutación en ella, permanece en un estado amorfo y se reproducirá virulentamente, representando un elemento que garantiza el impulso futuro de proliferación citológica cancerosa.
La célula está, y actúa "confusa", porque las proteínas fundidas han trastornado el orden. Quizás, algún día, la quimioterapia dirigida a los dedos PHD pueda que asista al logro de la reinterpretación correcta de las marcas epigenéticas.
Los científicos todavía no saben con certeza si este malentendido al nivel de la actividad celular es una causa común del cáncer en general o de otras enfermedades, en particular; pero, Yang Shi, un biólogo molecular de la universidad de Harvard, afirma que es muy posible que errores en la lectura de marcas epigenéticas puedan resultar en consecuencias desastrosas.
Nature vs Nurture
De lo antedicho, puede colegirse que las células han evolucionado — dedicando muchos recursos para hacerlo — esta red eficiente de proteínas que se dedican a la lectura de las modificaciones hechas por las histonas. Estos módulos de reconocimiento serán muy importantes no sólo en la regulación de los genes sino en la producción, entendimiento, y control de algunas patologías, la leucemia entre ellas.
El valor general de estos recientes hallazgos es, que problemas similares probablemente son comunes a otras malignidades y condiciones, que representan una nueva categoría de factores etiológicos, como se reporta en la revista Nature el 10 de mayo del 2009.
Prosigamos
Ya hemos establecido algunas nociones esenciales que nos sirven para introducir el otro motivo que inspirara la organización de esta lección. Éste consistió en destacar el dilema que nos confronta cuando tratamos de resolver el impase creado por la dicotomía artificial entre la Naturaleza y la Crianza, o:
Nature vs Nurture
El origen anglosajón de esta frase pegadiza, se encuentra en mi artículo El Cerebro Plástico, del que se extrae y aquí se reproduce:
"De acuerdo a Matt Ridley, el término Naturaleza vs. Enseñar (ya que "nutrir" es muy impreciso) fue introducido en el año 1581, por un director de escuela inglés llamado Richard Mulcaster, cuando publicara su libro Positions Concerning the Training Up of Children. De esta disyuntiva precisamente se origina el desarrollo de nuestra mente".
Transposones
Shakespeare hace alusión a la frase en The Tempest cuando Próspero vilipendia a Calibán:
"A devil, a born devil, on whose Nature nurture can never stick" (Act 4, scene I).
Lo importante es admitir y tratar de entender las razones y el por qué todavía existen científicos y personas de indiscutible habilidades intelectuales y en posesión de conocimientos profundos que debaten este dilema incierto, defendiendo sus prejuicios con toda la energía posible.
En vista de lo que hemos aprendido acerca de la genética y de la epigenética podemos conceder que ambos campos están en lo correcto.
Veamos. A veces escuchamos que un niño posee los ojos verdes de la madre y la inquietud de su abuelo. Pero, ¿de dónde provienen su necesidad de querer controlarlo todo, o su talento como autodidacta en la interpretación de la música? ¿Cuáles de entre estos atributos se pueden imputar a los genes, como siendo predeterminados, y cuáles al entorno educativo o que nutre?
Garçon à la pipe por Picasso: ¿Nature vs Nurture?
Terminantemente, todos estaríamos de acuerdo en que las características físicas son resultado de la herencia, pero, éstas se vuelven debatibles cuando se aplican al comportamiento individual, a la inteligencia, y a la personalidad, ya que estas cualidades no son fenotípicas. Lo que nos pone en la posición de repetir las palabras del Dodo, en Alicia en el País de las Maravillas, cuando éste repite que todos ganan y nadie pierde, al final de una carrera de caracteres estructurada de tal manera que nadie puede ser ganador.
La dificultad mayor en nuestro estado del arte y de la ciencia genética es que, antes de darle cupo a los conocimientos que paulatinamente están proviniendo de la ciencia epigenética, por un lapso considerable de tiempo se creyó que los genes eran destino, alfa y omega, principio y fin.
Sin embargo, desde el descubrimiento de los transposones o "genes saltantes", hecho por la científica Barbara McClintock, nuevas perspectivas en el campo de la plasticidad del gene se han hecho posibles.
Parentéticamente, vale la pena aquí recordar que en el 1983 McClintock recibió el Premio Nobel por sus hallazgos, estudiando transposones en el maíz.
El argumento que establece lo que es ingénito, y nace como parte de nuestra constitución, y lo que es resultado de nuestras reacciones a lo que el entorno nos proporciona, nunca se ha decidido, porque todavía no sabemos con certeza cuáles son los atributos que nos pasa el ADN y cuántos nos imprimen las experiencias de la vida.
Lo que sí reconocemos es que ambos factores juegan un papel determinante y definitivo en la transmisión de ciertos caracteres.
Lo primordial, es entonces, determinar la relevancia de esa frase eufónica e iterativa de Nature vs Nurture, que se descubre en tantos artículos científicos.
Por supuesto, la expresión en cuestión es una muletilla simple que nos sirve para definir y contrastar la preponderancia de los roles que juegan la herencia y el entorno en el desarrollo humano.
El eterno dualismo
Muchos otros han trazado sus orígenes al siglo XIII en Francia, lo que es posible.
Algunos científicos creen que los seres humanos se comportan de acuerdo a tendencias determinadas genéticamente. Mientras que otros, creen que nuestros semejantes (y otros animales, por ende) se comportan del modo como lo hacen, porque aprendieron a hacerlo así.
Alucinación auditoria por Jonathan Keegan
Esta es la parte que se considera "Nurture" en esta tesis acerca de la herencia del comportamiento humano.
El progreso acelerado de la ciencia genética, como ya expresáramos, nos sirve para justificar que ambas tendencias son correctas.
La Naturaleza nos dota con habilidades ingénitas y rasgos natos. La crianza toma esas tendencias genéticas y las moldea a medida que aprendemos y maduramos.
¿Fin del argumento?
¡NO!
Los científicos todavía debaten furibundamente lo que nuestros genes y el entorno controlan, sin llegar a conclusiones definitivas.
Herencia: La Teoría de la Naturaleza
Los observadores legos habían intuido, desde antes de los tiempos de Mendel, que el color de los ojos y del cabello eran determinados por factores específicos, aunque desconocidos, resultados de la herencia. La Teoría de la Naturaleza, asistida por conocimientos derivados de la genética, hoy avanza esta noción un paso más adelante cuando propone que tales atributos como son, la inteligencia, la personalidad, la agresividad, la religiosidad, y la orientación sexual, están asimismo codificados en el ADN individual.
Lo que no se ha establecido de manera conclusiva.
Ambiente: La Teoría del Entorno donde alguien se desarrolla y vive
Mientras que no ignoran las tendencias genéticas que puedan existir, los proponentes de la Teoría del Entorno creen que nuestros comportamientos provienen exclusivamente de las fuerzas ambientales que inciden en nuestro crecimiento evolutivo. Estudios del temperamento de los niños, aún no han logrado establecer los elementos cruciales que soportan terminantemente la teoría en favor de la primacía del efecto del entorno.
Nature vs Nurture
Nadie hoy puede creer que la correlación entre gene y comportamiento existiera firmemente establecida antes de que naciéramos. Tampoco nadie cree que esta circunstancia pueda resultar siendo el equivalente de un determinismo fatalista.
Si, bien es posible que un gene aumente las probabilidades de que alguien se comporte de una manera específica, no puede, por virtud de su actividad, obligar a que las personas se comporten del modo que lo hacen — aunque ciertas infecciones, causadas por ciertos agentes — pueden lograr esta hazaña. (Para mejor entender este concepto, consúltese mi artículo: Neurociencia, epigénesis, microbios, la mente arrebatada y la ilusión del libre albedrío: La singularidad de la Reina Roja).
Glotonería por Jacques de Backer (1555-1585)
Sea como sea, a muchos nos gusta pretender que, como individuos, somos independientes — aún de los genes — aunque, cuando así pensamos, lo hacemos sin tener la evidencia para sustentarlo.
En resumen
Hemos de recalcar que las ciencias del comportamiento son esencialmente biológicas y que tanto nos importan el entendimiento de aquellos trastornos que se llaman "funcionales" como aquéllos que son debidos a causas establecidas, como consideramos la locura megaloblástica, entre muchas deficiencias vitamínicas. Estos últimos tipos de trastornos por su parte, gozan del beneficio provisto por confirmación de etiologías determinadas para entenderlos y de métodos específicos para tratarlos.
Con los avances de las neurociencias, de los métodos para el diagnóstico no-invasivos, y con los descubrimientos que, cada día se hacen en las ciencias de la genética, es obvio que para entender nuestros pacientes, tendremos que aprender a interpretar el "lenguaje" de los genes.
Para poder lograr meta tan ambiciosa, hemos de proceder desde una posición unitaria, eliminando la noción de la división psico-somática o de la segregación de lo que nos asigna la Naturaleza de lo que son las influencias del entorno. Una lección que nos enseñan víctimas recientes de la "tanorexia", en ponencia ya publicada.
Los campos que abogan un determinismo exclusivo, con la supresión del otro, actúan, sorprendentemente, como si hubiesen heredado la tendencia a las diatribas características con que se tratan entre ellos los creacionistas y los evolucionistas.
Lo que no cubren satisfactoriamente los proponentes de cada tendencia es el tratamiento de aquéllos factores, que son necesarios, para interpretar fenómenos que no son genéticos ni definitivamente resultados de influencias del entorno.
Me refiero aquí a procesos que desafían nuestro alcance científico. ¿De dónde, en el gene, provienen las compulsiones del TOC, las alucinaciones del esquizofrénico, la carencia del contacto afectivo del autista, o la exuberancia del maníaco?
¿Cómo se explica que un atributo adaptivo como lo es la capacidad de acumular grasa, para luego perderla, se convierta en plétora de condiciones asociadas a la obesidad resultante del modo en que comemos?
¿Cuáles son los aspectos ambientales o somáticos que contribuyen al entendimiento de la apotemnofilia, la experiencia déjà vu o al desarrollo del síndrome de Tourette?
Quizás en estas áreas difusas y aun poco entendidas es donde los conocimientos de la epigénesis hacen sentir mejor su relevancia, cuando lo que pudo haber sido una adaptación cesa de serlo y se perpetúa, malignamente, como sistema independiente y organizado, haciendo estragos, físicos y del entorno del organismo, como si fuesen reflexiones de espejo.
Jane Goodall y su "amigo": Nature, Nurture o ¿Neuronas espejo?
Me refiero a la anorexia nervosa y otras condiciones que comenzaron, quizás, como arranque emocional para lograr homeostasis psicológica, pero que nunca dieran resultados.
Las ciencias médicas, en general, y las del comportamiento en particular, tienen mucho que ganar del estudio profundo de las ciencias genéticas — especialmente de las enseñanzas provistas por la epigenética — para poder mejor servir a sus pacientes.
Nature vs Nurture: Maltrato infantil.
Sí, repetimos, la psicoterapia puede ser concebida como una cura basada en la transformación epigenética de los sistemas emocionales del paciente, como ya hemos visto.
Y, siendo así, tendremos que escuchar con la reservación debida, las observaciones de algunos de mis colegas:
"Con la llegada del litio y la de los nuevos antidepresivos, ¿quién tiene tiempo para escuchar? Cuando me llega un paciente, lo primero que hago es abrir la gaveta donde guardo los recetarios. ¡Soy un psicofarmacólogo!"
Fin de la lección
Bibliografía
Larocca, F: (2007) Del gen de la Obesidad. "Of Mice and Men." en monografías.com
Larocca, F: (2007) La adrenoleucodistrofia en monografías.com
Larocca, F: (2007) El patrón genético de la adicción al tabaco, a la comida y al alcohol en monografías.com
Larocca, F: (2007) La serendipia revisitada psikis.cl y en monografías.com
Larocca, F: (2007) La locura megaloblástica en monografías.com
Larocca, F: (2009) Música: Evolución y Destino. "Yo sé por qué, el pájaro, canta en su jaula."* en monografías.com
Larocca, F: (2008) Comprendiendo el cerebro: Una Guía Concisa para el Usuario y para el Aficionado en monografías.com
Larocca, F: (2008) El Holograma del Cerebro y la Memoria: El Holograma del Universo en monografías.com
Larocca, F: (2008) El cerebro social en monografías.com
Larocca, F: (2008) El gene cumple cien años: Un breviario de la ciencia epigenética como celebración en monografías.com
Larocca, F: (2008) Síndrome del hartazgo nocturno: La epigénesis y la psicoterapia en acción en monografías.com
Larocca, F: (2008) La neurobiología de la psicoterapia: Las neuronas y las sinapsis en acción en monografías.com
Larocca, F: (2008) La ciencia epigenética, el embarazo normal y la obesidad en monografías.com
Larocca, F: (2008) Contra la eugenesia en monografías.com
Larocca, F: (2008) Déjame que te cuente genoma. en psikis.cl
Larocca, F: (2009) La obesidad morbosa, la cirugía gastroplástica y la epigénesis en psikis.cl y en monografías.com
Larocca, F: (2009) El cerebro hedonista, el cerebro adicto en monografías.com
Larocca, F: (2009) Música: Evolución y Destino. "Yo sé por qué, el pájaro, canta en su jaula."* en monografías.com
Larocca, F: (2009) Déjà vu. Cuando, lo nunca antes visto, es, percibido de nuevo: La Psicología y la Neurobiología de lo Insólito en monografías.com y en psikis.cl
Larocca, F: (2009) La genética del comportamiento humano (NEXT) La conquista más incierta de la Biología conductista en psikis.cl y en monografías.com
Larocca, F: (2009) Caso difícil Número 25: Tanorexia, la piel, y las emociones en monografías.com
Larocca, F: (2009) El BIID, el cerebro vibrando, el lóbulo parietal superior (LPS), las tormentas eléctricas del encéfalo, las memorias errantes, y la apotemnofilia en monografías.com
Bibliografía adicional suministrada por solicitud
Larocca, F: (2009) Neurociencia, epigénesis, microbios, la mente arrebatada y la ilusión del libre albedrío: La singularidad de la Reina Roja
Larocca, F: (2009) El cerebro plástico, el cerebro darvinista: "Viaje al centro del cerebro" y algunas reflexiones neuro-científicas aplicadas al genio de Jules Verne.
Autor:
Dr. Félix E. F. Larocca
 Página anterior | Volver al principio del trabajo | Página siguiente  |