Biología

EL ESTRÉS INFLUYE EN LA BIOLOGÍA DE LAS GENERACIONES FUTURAS

La respuesta de una madre al estrés puede incluso influir en sus nietos.

Los biólogos de la Universidad de Iowa descubrieron que las madres con lombrices intestinales sometidas a estrés por calor transmitían, bajo ciertas condiciones y mediante modificaciones en sus genes, el legado de esa exposición al estrés no solo a su descendencia sino incluso a los hijos de su descendencia.

Los investigadores, dirigidos por Veena Prahlad, profesora asociada en el Departamento de Biología y la Iniciativa del Envejecimiento de la Mente y el Cerebro, observaron cómo reacciona una lombriz intestinal madre cuando detecta un peligro, como un cambio de temperatura, que puede ser dañino o incluso fatal para el animal. En un estudio recientemente publicado, los biólogos descubrieron que la lombriz intestinal madre libera serotonina cuando siente peligro. La serotonina viaja desde su sistema nervioso central para advertir a sus óvulos no fertilizados, donde se almacena la advertencia y luego se transmite a la descendencia después de la concepción.

Abundan los ejemplos de tales cascadas genéticas, incluso en humanos. Los estudios han demostrado que las mujeres embarazadas afectadas por la hambruna en los Países Bajos de 1944 a 1945, conocido como el invierno del hambre holandés, dieron a luz a niños que fueron influenciados por ese episodio cuando eran adultos, con tasas más altas que el promedio de obesidad, diabetes y esquizofrenia.

En este estudio, los biólogos querían averiguar cómo se almacenaba en el óvulo el recuerdo de la exposición al estrés.

«Los genes tienen ‘recuerdos’ de condiciones ambientales pasadas que, a su vez, afectan su expresión incluso después de que estas condiciones hayan cambiado», explica Prahlad. «No está claro cómo se establece esta ‘memoria’ y cómo persiste después de la fertilización, la embriogénesis y después de que el embrión se convierte en adulto». Esto se debe a que, durante la embriogénesis, la mayoría de los organismos normalmente restablecen cualquier cambio que se haya realizado en los genes debido a la actividad pasada de los genes».

Prahlad y sus equipos recurrieron a la lombriz intestinal, una criatura que los científicos estudian regularmente, en busca de pistas. Expusieron a los gusanos redondos de la madre a tensiones inesperadas y descubrieron que la memoria del estrés estaba arraigada en los óvulos de la madre a través de las acciones de una proteína llamada factor de transcripción de choque térmico o HSF1. La proteína HSF1 está presente en todas las plantas y animales y se activa por cambios de temperatura, salinidad y otros factores estresantes.

El equipo descubrió que HSF1 recluta otra proteína, una enzima llamada histona tres lisinas 9 (H3K9) metiltransferasa. Esta última normalmente actúa durante la embriogénesis para silenciar los genes y borrar la memoria de su actividad previa.
Sin embargo, el equipo de Prahald observó algo completamente diferente.

«Descubrimos que HSF1 colabora con los mecanismos que normalmente actúan para ‘restablecer’ la memoria de la expresión génica durante la embriogénesis para, en cambio, establecer esta memoria de estrés», dice Prahlad.

Uno de estos genes recientemente silenciados codifica el receptor de insulina, que es fundamental para los cambios metabólicos con la diabetes en los seres humanos y que, cuando se silencia, altera la fisiología, el metabolismo y la resistencia al estrés de un animal. Debido a que estas marcas de silenciamiento persistieron en la descendencia, su estrategia de respuesta al estrés se cambió de una que dependía de la capacidad de ser altamente sensible al estrés, a depender en cambio de mecanismos que disminuían la capacidad de respuesta al estrés, pero brindaban protección a largo plazo contra entornos estresantes.

«Lo que encontramos aún más notable fue que si la madre estuvo expuesta al estrés durante un corto período de tiempo, solo la progenie que se desarrolló a partir de sus células germinales que fueron sometidas a este estrés en el útero tenía esta memoria», dice Prahlad. «La progenie de esta progenie (los nietos de la madre) había perdido este recuerdo. Sin embargo, si la madre estuvo sujeta a un período más largo de estrés, la generación de los nietos retuvo este recuerdo. De alguna manera, la ‘dosis’ de exposición al estrés materno se registra en la población.»

Los investigadores planean investigar más estos cambios. HSF1 no solo es necesario para la resistencia al estrés, sino que también se asocian niveles elevados de HSF1 y de la marca de silenciamiento con el cáncer y la metástasis. Debido a que HSF1 existe en muchos organismos, es probable que su interacción recién descubierta con la metiltransferasa H3K9 para impulsar el silenciamiento génico tenga mayores repercusiones.

El artículo, «La marcación de genes mediante el factor de transcripción de choque térmico programa la vía de señalización similar a la insulina», se publicó en línea el 13 de octubre en la revista Molecular Cell.

Los coautores de Iowa incluyen a Srijit Das y Sehee Min, del Departamento de Biología y la Iniciativa Aging Mind and Brain.
Los Institutos Nacionales de Salud financiaron la investigación.

Fuente: Universidad de Iowa. Original escrito por Richard C. Lewis.

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