Relación entre alimentación y activación de genes causantes de obesidad

La alimentación es un proceso regulado por numerosos factores, necesarios para la supervivencia, reparación de tejidos, embarazo, cicatrización entre muchos otros mecanismos necesarios para la perpetuación de la especie. Dentro de este mecanismo de alimentación, existen factores fisiológicos y factores ambientales que se encargan de regular la ingesta de comida, siendo los fisiológicos los que más importancia tendrán, al ser un requerimiento biológico controlado por el organismo.

Recientemente se determinó en un modelo de ratón que la alimentación juega un papel importante en el fenotipo, es decir en la constitución física, de estos animales, y que a su vez va a modificar a nivel epigenético a la próxima generación (1). Esto demuestra que los hábitos y el ambiente tienen una gran influencia sobre los organismos.

Se realizó un experimento donde a un grupo de hembras embarazadas se alimentó con comida baja en vitaminas del grupo B, que son bajas en grupos metilo, mientras que otra en alimentos ricos en grupos metilo. Se observó que los hijos con grupos metilados son de color café y con un tamaño regular, mientras que los otros ratones nacieron de un color amarillo y de un tamaño notablemente más grande al normal  (2). En ciertas especies se ha registrado un crecimiento corporal, mientras que en otros no hay un aumento notable, por lo cual se determina que hay variaciones del gen dependiendo del organismo.

Fig. 1: el ratón de la izquierda expresa el gen agouti por falta de metilación, mientras que el ratón de la derecha sí tiene metilación en el promotor del gen

La modificación de color no depende en este caso de la distribución de las células generadoras de color conocidas como melanocitos, sino de la maduración controlada a nivel genético. Lo que ocurre, es que al haber grupos metilo hay una inactivación de genes, mientras que a no haber metilación dentro del promotor, región del ADN que regula la activación de los genes, los genes se pueden activar. Al gen de este caso se le conoce como gen agouti, y no solamente modifica el color sino también la masa corporal. Cuando el gen está expresado en niveles altos, debido a la falta de metilación, el pelo en crecimiento no puede generar pigmentos, dando como resultado el color amarillo y un cuerpo grande.

A esto se le conoce como epigenética, que es la regulación de los genes heredables sin necesidad de cambiar la constitución general de los genes, sino por medio de respuestas al ambiente. El conocimiento de la existencia de este gen en un modelo de ratones dio paso a la investigación en otros organismos. Existe un homólogo de estos genes para todas las especies de vertebrados, entre las que se encuentran los humanos. En este caso existe el gen ASIP en el cromosoma 20. Dentro del humano se ha registrado que puede afectar la calidad de la pigmentación en el cabello, funcionar como antagonist farmacológico de la hormona alfa-melanocito-estimulante, jugar un papel en aspectos neuroendócrinos de acción de melanocortina, y tener un rol funcional en regular el metabolismo de lípidos en los adipositos (3). Este se presenta dentro de la etapa fetal, cuando el promotor va a tener los potenciadores por medio de la alimentación para activar al promotor para transcribir al gen ASIP.

Fig 2., Presencia del gen ASIP en las diferentes etapas del desarrollo humano

Ahora bien, el riesgo de obesidad en una edad adulta en humanos está relacionada directamente con la alimentación que se tuvo durante el desarrollo prenatal. Existen otros genes como Axin y factores de crecimiento embrionarios como IGF2/H19 que también inducen la modulación de rasgos fenotípicos afectando la metilación de las regiones reguladoras de genes.

Otro gen relacionado con agouti, es Agrp. Este tiene una función parácrina en cuanto al control de comportamiento alimenticio, y la proteína generada codifica para  un antagonista de los receptores de melanocortina 3 y 4. Regula el control del hipotálamo vía receptor de melanocortina y regulación de calcio. Se han registrado que las mutaciones en este gen conllevan a obesidad (5).

Recientemente se ha descubierto que hay una relación entre la expresión de agouti en el tejido adiposo con la expresión de diabetes tipo 2, debido a que este tipo de enfermedad está relacionada con la obesidad ya que si la persona sube de peso es más difícil que su cuerpo pueda controlar la cantidad de azúcar, y se desarrolla resistencia a insulina. Se han observados niveles altos de mRNA agouti en pacientes con diabetes. También se determinó que agouti puede regular la adipogénesis a diferentes niveles por medio del receptor de melanocortina en el hipotálamo. Este puede ser regulado por medio de un balance de ingesta de comida y gasto de energía (4).

Dentro de estos estímulos ambientales, existen numerosos de gran importancia para el ser humano, que existen debido a gran variedad de comodidades que existen en el mundo moderno y que se convierten en hábitos. Dentro de estos hábitos, el que está involucrado en todos es la alimentación. Esto puede conllevar a problemas relacionados, es decir desórdenes alimenticios, como lo es la obesidad. En México esto es un problema de gran magnitud, ya que 7 de cada 10 adultos tienen esta enfermedad. Esto se puede complicar aún más en otras enfermedades relacionadas, como la diabetes tipo 2.

Es necesario, por tanto, la buena alimentación durante el embarazo. El ácido fólico es importante durante el embarazo, ya que promueve la metilación de genes. La lechuga, brócoli, granada, aguacate cereales y hojas verdes son alimentos naturales que lo contienen y por lo tanto recomendables, pero también se recomienda la incorporación de suplementos. También se recomienda restringir los factores externos como estrés, tabaco y alcohol. De esta manera, se puede asegurar que por medio de una buena alimentación durante el embarazo se está asegurando que el bebé tendrá una menor probabilidad de tener genes dañinos activados.

Referencias:

(1)Manceau, M., Domingues, V., Mallarino, R., Hoekstra, H. (2011) The developmental role of Agouti in color pattern evolution. Science, 331 (6020),doi: 10.1126/science.1200684

(2)Ondarza, R. (2012). La epigenética, la otra cara de la genética. Mensaje bioquímico, XXXVI, 200-211.

(3) McNulty J., Jackson P., Thompson D., Chai B., Gantz I., Barsh G., Dawson P., Millhauser G. (2005) Structures of the agouti signaling protein. J Mol Biol, ;346(4). 1059-70.

(4) Smith, S., Gawronska-Kozak, B., Janderová, L., Nguyen, T., Murrell, A., Stephens, J., Mynatt. R. (2003) Agouti expression in human adipose tissue: functional consequences and increased expression in type 2 diabetes. Diabetes, 52(12) 2914-22

(5) Gene CArds (2009) AGPR Gene (en línea) Recuperado el 15 de enero de 2021, de http://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=AGRP&keywords=agouti

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