La epigenética conductual es el campo de estudio que examina el papel de la epigenética en la conformación del comportamiento animal, incluido el humano. Se trata de una disciplina experimental que estudia la interacción entre la herencia biológica y los factores ambientales a lo largo de la vida, como la experiencia social, la dieta, la nutrición y la exposición a toxinas.
La epigenética conductual busca proporcionar un marco para comprender cómo la expresión génica está influida por las experiencias y el entorno, dando lugar a diferencias individuales en la conducta, la cognición, la personalidad y la salud mental.
La regulación epigenética de la expresión génica implica modificaciones que no alteran la secuencia del ADN, incluidas las modificaciones de las histonas y la metilación del ADN. Estos cambios epigenéticos pueden influir en el crecimiento de las neuronas en el cerebro en desarrollo y modificar la actividad neuronal en el cerebro adulto. En conjunto, estos cambios en la estructura y función de las neuronas pueden ejercer una influencia significativa sobre el comportamiento de un organismo.
Antecedentes En biología, y específicamente en genética, la epigenética es el estudio de cambios heredables en la actividad génica que no son causados por cambios en la secuencia de ADN; El término también se puede utilizar para describir el estudio de las alteraciones estables a largo plazo en el potencial transcripcional de una célula que no son necesariamente hereditarias.
Ejemplos de mecanismos que producen tales cambios son la metilación del ADN y la modificación de las histonas, cada una de las cuales altera la forma en que se expresan los genes sin alterar la secuencia de ADN subyacente. La expresión génica puede controlarse mediante la acción de proteínas represoras que se unen a las regiones del silenciador del ADN. miniaturadeimagen|350x350px|Las modificaciones al epigenoma no afectan al ADN La epigenética tiene una fuerte influencia en el desarrollo de un organismo y puede alterar la expresión de rasgos individuales. Los cambios epigenéticos ocurren no solo en el feto en desarrollo, sino también en los individuos durante toda la vida humana. Debido a que algunas modificaciones epigenéticas pueden pasar de una generación a la siguiente, las generaciones posteriores pueden verse afectadas por los cambios epigenéticos que tuvieron lugar en los padres.
Descubrimiento El primer ejemplo documentado de epigenética que afecta al comportamiento fue descrito por Michael Meaney y Moshe Szyf. Mientras trabajaban en la Universidad McGill de Montreal, en 2004, descubrieron que el tipo y la cantidad de cuidados maternales proporcionados por una rata madre durante las primeras semanas de vida influyen en la respuesta al estrés de las crías en etapas posteriores de la vida. Esta sensibilidad al estrés se asoció con una reducción en la expresión del receptor glucocorticoide en el cerebro. A su vez, se observó que dicha reducción era consecuencia de un aumento de la metilación del ADN en la región promotora del gen que codifica dicho receptor. Meaney y Szyf encontraron que, inmediatamente después del nacimiento, los grupos metilo reprimen la expresión del gen del receptor glucocorticoide en todas las crías, reduciendo su accesibilidad para la transcripción. Las conductas de cuidado materno activan vías de señalización relacionadas con el estrés que eliminan estos grupos metilo del ADN. Como resultado, el gen previamente reprimido queda disponible para la transcripción y aumenta la expresión del receptor glucocorticoide, lo que se traduce en una menor respuesta al estrés. Las crías que reciben menos cuidados maternales presentan una mayor sensibilidad al estrés a lo largo de su vida.
Este trabajo pionero en roedores ha resultado difícil de replicar en seres humanos debido a la limitada disponibilidad de tejido cerebral humano para estudiar cambios epigenéticos.
Investigación sobre epigenética en la psicología
Ansiedad y toma de riesgos miniaturadeimagen|Gemelas monocigotas. Los estudios en gemelas idénticas ayudan a identificar las diferencias epigenéticas relacionadas con varios aspectos de la psicología En un pequeño estudio clínico en seres humanos publicado en 2008, diferencias epigenéticas se vincularon a las diferencias en la toma de riesgos y las reacciones al estrés en monocigóticos gemelos. El estudio identificó a gemelos con diferentes trayectorias de vida, en las que un gemelo mostraba comportamientos de riesgo y el otro mostraba comportamientos aversos al riesgo. Diferencias epigenéticas en la metilación del ADN de las islas CpG proximal al gen DLX1 correlacionado con el comportamiento diferente. Los autores del estudio gemelo observaron que a pesar de las asociaciones entre los marcadores epigenéticos y los rasgos de la personalidad de las diferencias, la epigenética no puede predecir procesos de toma de decisión complejos como la selección de la carrera.
Estrés Los estudios en animales y humanos han encontrado correlaciones entre el mal cuidado durante la infancia y los cambios epigenéticos que se correlacionan con los impedimentos a largo plazo que resultan de la negligencia.
Los estudios en ratas han demostrado correlaciones entre la atención materna en términos de la pereza de los hijos y los cambios epigenéticos. Un alto nivel de lamer resultados en una reducción a largo plazo en la respuesta al estrés medido de forma conductual y bioquímica en elementos del eje hipotalámico-hipofisario-adrenal (HPA). Además, se observó una disminución de la metilación del gen del receptor de glucocorticoides en descendientes que experimentaron un alto nivel de lamer; El receptor glucorticoide desempeña un papel clave en la regulación de la HPA. Lo contrario se encuentra en la descendencia que experimentó niveles bajos de lamer, y cuando los cachorros se cambian, los cambios epigenéticos se invierten. Esta investigación proporciona evidencia de un mecanismo epigenético subyacente. Otro apoyo viene de los experimentos con la misma configuración, el uso de fármacos que pueden aumentar o disminuir la metilación. Finalmente, las variaciones epigenéticas en el cuidado de los padres pueden transmitirse de una generación a la siguiente, de la madre a la descendencia femenina. miniaturadeimagen|El eje hipotalámico pituitario suprarrenal está implicado en la respuesta al estrés humano. En los seres humanos, un pequeño estudio clínico de investigación mostró la relación entre la exposición prenatal al estado de ánimo materno y la expresión genética, resultando en una mayor reactividad al estrés en la descendencia. Se examinaron tres grupos de lactantes: los nacidos de madres medicadas para la depresión con inhibidores de la recaptación de serotonina; Los nacidos de madres deprimidas que no están siendo tratados para la depresión; Y los nacidos de madres no deprimidas. La exposición prenatal al estado de ánimo deprimido / ansioso se asoció con el aumento de la metilación del ADN en el gen del receptor glucocorticoide y al aumento de la reactividad del estrés eje HPA. Los resultados fueron independientes de si las madres estaban siendo tratadas farmacéuticamente para la depresión.
Recientes investigaciones también han mostrado la relación de la metilación del receptor de glucocorticoides maternos y la actividad neural materna en respuesta a las interacciones madre-niño en el video. El seguimiento longitudinal de los lactantes será importante para comprender el impacto de la atención temprana en esta población de alto riesgo sobre la epigenética y el comportamiento de los niños.
Pscicopatología y salud mental
Adicción a las drogas Influencias ambientales y epigenéticas parecen trabajar juntos para aumentar el riesgo de adicción. Por ejemplo, se ha demostrado que el estrés ambiental aumenta el riesgo de abuso de sustancias. En un intento de hacer frente al estrés, el alcohol y las drogas pueden utilizarse como escape. Una vez que el abuso de sustancias comienza, sin embargo, las alteraciones epigenéticas pueden exacerbar aún más los cambios biológicos y de comportamiento asociados con la adicción.
Incluso el abuso a corto plazo de la sustancia puede producir cambios epigenéticos duraderos en el cerebro de roedores, vía la metilación del ADN y la modificación de la histona. Se han observado modificaciones epigenéticas en estudios sobre roedores que implican etanol, nicotina, cocaína, anfetamina, metanfetamina y opiáceos. Específicamente, estos cambios epigenéticos modifican la expresión de los genes, lo que a su vez aumenta la vulnerabilidad de un individuo a participar en la sobredosis de sustancia repetida en el futuro. A su vez, el aumento del abuso de sustancias resulta en cambios epigenéticos aún mayores en varios componentes del sistema de recompensas de un roedor (por ejemplo, en el núcleo accumbens ). Por lo tanto, surge un ciclo por el cual los cambios en las áreas de placer-recompensa contribuyen a los cambios neuronales y conductuales duraderos asociados con la mayor probabilidad de adicción, el mantenimiento de la adicción y la recaída. En los seres humanos, el consumo de alcohol ha demostrado producir cambios epigenéticos que contribuyen al aumento del deseo de alcohol. Como tal, las modificaciones epigenéticas pueden desempeñar un papel en la progresión de la ingesta controlada a la pérdida de control del consumo de alcohol. Estas alteraciones pueden ser a largo plazo, como se evidencia en los fumadores que todavía poseen cambios nicotínicos relacionados con la epigenética diez años después de la cesación. Por lo tanto, las modificaciones epigenéticas pueden explicar algunos de los cambios de comportamiento generalmente asociados con la adicción. Estos incluyen: hábitos repetitivos que aumentan el riesgo de enfermedad, y problemas personales y sociales; necesidad de gratificación inmediata; altas tasas de recaída después del tratamiento y la sensación de pérdida de control.
La evidencia de los cambios epigenéticos relacionados ha provenido de estudios en humanos que involucran alcohol, nicotina y abuso de opiáceos. La evidencia de los cambios epigenéticos derivados del abuso de anfetaminas y cocaína se deriva de estudios en animales. En los animales, también se ha demostrado que los cambios epigenéticos relacionados con el fármaco en los padres afectan negativamente a la descendencia en términos de menor memoria espacial de trabajo, disminución de la atención y disminución del volumen cerebral.
Trastorno bipolar La evidencia de modificaciones epigenéticas para el trastorno bipolar aún no está clara. Un estudio encontró hipometilación de un promotor genético de una enzima lóbulo prefrontal (es decir, catecol-O-metiltransferasa unida a membrana, o COMT) en muestras cerebrales post mortem de individuos con trastorno bipolar. COMT es una enzima que metaboliza la dopamina en la sinapsis. Estos hallazgos sugieren que la hipometilación del promotor da como resultado una sobreexpresión de la enzima. A su vez, esto resulta en una mayor degradación de los niveles de dopamina en el cerebro. Estos hallazgos proporcionan evidencia de que la modificación epigenética en el lóbulo prefrontal es un factor de riesgo para el trastorno bipolar. Sin embargo, un segundo estudio no encontró diferencias epigenéticas en los cerebros post mortem de individuos bipolares.
Trastorno depresivo mayor Las causas del trastorno depresivo mayor (MDD) son mal entendidas desde la perspectiva de la neurociencia. Los cambios epigenéticos que condujeron a cambios en la expresión de los receptores de glucocorticoides y su efecto sobre el sistema de estrés HPA discutido anteriormente, también se han aplicado a los intentos de entender MDD.