La epigenética conductual es el campo de estudio que examina el papel de la epigenética en la conformación del comportamiento animal y humano . [1] Busca explicar cómo la crianza moldea la naturaleza, [2] donde la naturaleza se refiere a la herencia biológica [3] y la crianza se refiere a prácticamente todo lo que ocurre durante la vida (por ejemplo, la experiencia social, la dieta y la nutrición, y la exposición a toxinas). [4] La epigenética conductual intenta proporcionar un marco para comprender cómo la expresión de los genes está influenciada por las experiencias y el medio ambiente [5] para producir diferencias individuales en el comportamiento , [6] la cognición , [2] la personalidad , [7] y la salud mental . [8] [9]
La regulación genética epigenética implica cambios distintos a la secuencia del ADN e incluye cambios en las histonas (proteínas alrededor de las cuales se envuelve el ADN) y la metilación del ADN . [10] [4] [11] Estos cambios epigenéticos pueden influir en el crecimiento de las neuronas en el cerebro en desarrollo [12] así como modificar la actividad de las neuronas en el cerebro adulto. [13] [14] En conjunto, estos cambios epigenéticos en la estructura y función de las neuronas pueden tener una marcada influencia en el comportamiento. [1]
En biología , y específicamente en genética , la epigenética es el estudio de los cambios hereditarios en la actividad genética que no son causados por cambios en la secuencia de ADN ; el término también se puede utilizar para describir el estudio de alteraciones estables y a largo plazo en el potencial transcripcional de una célula que no son necesariamente hereditarias. [15] [16] La actividad genética puede verse influenciada por factores ambientales, así como por los estilos de crianza, la dieta e incluso las interacciones sociales. [17]
Ejemplos de mecanismos que producen tales cambios son la metilación del ADN [18] y la modificación de histonas [19], ambas alteran la forma en que se expresan los genes sin cambiar la secuencia de ADN subyacente y ambas también son esenciales para el aprendizaje y la memoria. [20] La expresión genética se puede controlar a través de la acción de proteínas represoras que se unen a regiones silenciadoras del ADN.
La metilación del ADN desactiva un gen, lo que hace que no se pueda leer la información genética del ADN; la eliminación de la etiqueta de metilo puede volver a activar el gen. [21] [22]
La modificación de las histonas cambia la forma en que el ADN se empaqueta en los cromosomas. Estos cambios afectan la forma en que se expresan los genes. [23]
La epigenética tiene una fuerte influencia en el desarrollo de un organismo y puede alterar la expresión de rasgos individuales. [11] Los cambios epigenéticos ocurren no sólo en el feto en desarrollo, sino también en individuos a lo largo de la vida humana. [4] [24] Debido a que algunas modificaciones epigenéticas pueden transmitirse de una generación a la siguiente, [25] las generaciones posteriores pueden verse afectadas por los cambios epigenéticos que tuvieron lugar en los padres. [25]
El primer ejemplo documentado de la epigenética que afecta al comportamiento fue proporcionado por Michael Meaney y Moshe Szyf . [26] Mientras trabajaban en la Universidad McGill en Montreal en 2004, descubrieron que el tipo y la cantidad de cuidados que proporciona una rata madre en las primeras semanas de la infancia de la rata determina cómo esa rata responde al estrés más adelante en la vida. [4] Esta sensibilidad al estrés se relacionó con una regulación negativa en la expresión del receptor de glucocorticoides en el cerebro. A su vez, se descubrió que esta regulación negativa era una consecuencia del grado de metilación en la región promotora del gen del receptor de glucocorticoides . [1] Inmediatamente después del nacimiento, Meaney y Szyf descubrieron que los grupos metilo reprimen el gen del receptor de glucocorticoides en todas las crías de rata, lo que hace que el gen no pueda desenrollarse de la histona para ser transcrito, lo que causa una respuesta de estrés reducida. Se descubrió que los comportamientos de crianza de la rata madre estimulaban la activación de las vías de señalización del estrés que eliminan los grupos metilo del ADN. Esto libera el gen fuertemente envuelto, lo que lo expone a la transcripción. El gen de los glucocorticoides se activa, lo que da como resultado una menor respuesta al estrés. Las crías de rata que reciben una crianza menos afectiva son más sensibles al estrés a lo largo de su vida.
Este trabajo pionero en roedores ha sido difícil de replicar en humanos debido a la falta general de disponibilidad de tejido cerebral humano para medir los cambios epigenéticos. [1]
En un pequeño estudio clínico en humanos publicado en 2008, [27] las diferencias epigenéticas se vincularon a diferencias en la toma de riesgos y las reacciones al estrés en gemelos monocigóticos . [27] El estudio identificó gemelos con diferentes caminos de vida, en donde uno de ellos mostró conductas de toma de riesgos y el otro mostró conductas de aversión al riesgo. Las diferencias epigenéticas en la metilación del ADN de las islas CpG próximas al gen DLX1 se correlacionaron con la conducta diferente. [27] Los autores del estudio de gemelos señalaron que a pesar de las asociaciones entre los marcadores epigenéticos y las diferencias en los rasgos de personalidad, la epigenética no puede predecir procesos complejos de toma de decisiones como la selección de una carrera. [27]
Estudios realizados en animales y humanos han encontrado correlaciones entre la mala atención durante la infancia y cambios epigenéticos que se correlacionan con discapacidades a largo plazo que resultan de la negligencia. [28] [29] [30]
Estudios en ratas han demostrado correlaciones entre el cuidado maternal en términos del lamido parental a las crías y cambios epigenéticos. [28] Un alto nivel de lamido resulta en una reducción a largo plazo en la respuesta al estrés medida conductual y bioquímicamente en elementos del eje hipotálamo-hipofisario-adrenal (HPA). Además, se encontró una disminución de la metilación del ADN del gen del receptor de glucocorticoides en las crías que experimentaron un alto nivel de lamido; el receptor de glucocorticoides juega un papel clave en la regulación del HPA. [28] Lo opuesto se encontró en las crías que experimentaron bajos niveles de lamido, y cuando se cambian las crías, los cambios epigenéticos se revierten. Esta investigación proporciona evidencia de un mecanismo epigenético subyacente. [28] Otro respaldo proviene de experimentos con la misma configuración, utilizando medicamentos que pueden aumentar o disminuir la metilación. [29] Finalmente, las variaciones epigenéticas en el cuidado parental pueden transmitirse de una generación a la siguiente, de la madre a la descendencia femenina. Las crías hembras que recibieron un mayor cuidado parental (es decir, muchos lamidos) se convirtieron en madres que lamieron mucho, y las crías que recibieron menos lamidos se convirtieron en madres que lamieron menos. [28]
En humanos, un pequeño estudio de investigación clínica mostró la relación entre la exposición prenatal al estado de ánimo materno y la expresión genética que resulta en una mayor reactividad al estrés en la descendencia. [4] Se examinaron tres grupos de bebés: los nacidos de madres medicadas para la depresión con inhibidores de la recaptación de serotonina ; los nacidos de madres deprimidas que no estaban siendo tratadas por depresión; y los nacidos de madres no deprimidas. La exposición prenatal al estado de ánimo deprimido/ansioso se asoció con un aumento de la metilación del ADN en el gen del receptor de glucocorticoides y con un aumento de la reactividad del eje HPA al estrés. [28] Los hallazgos fueron independientes de si las madres estaban siendo tratadas farmacéuticamente para la depresión. [28]
Investigaciones recientes también han demostrado la relación entre la metilación del receptor de glucocorticoides materno y la actividad neuronal materna en respuesta a las interacciones madre-bebé en video. [31] El seguimiento longitudinal de esos bebés será importante para comprender el impacto del cuidado temprano en esta población de alto riesgo sobre la epigenética y el comportamiento infantil.
Una revisión de 2010 analizó el papel de la metilación del ADN en la formación y el almacenamiento de la memoria, pero los mecanismos precisos que involucran la función neuronal, la memoria y la reversión de la metilación seguían sin estar claros en ese momento. [32]
Investigaciones posteriores investigaron la base molecular de la memoria a largo plazo . En 2015, quedó claro que la memoria a largo plazo requiere la activación de la transcripción genética y la síntesis de proteínas de novo. [33] La formación de la memoria a largo plazo depende tanto de la activación de los genes promotores de la memoria como de la inhibición de los genes supresores de la memoria, y se descubrió que la metilación / desmetilación del ADN era un mecanismo importante para lograr esta doble regulación. [34]
Las ratas con una nueva y fuerte memoria a largo plazo debido al condicionamiento del miedo contextual han reducido la expresión de alrededor de 1.000 genes y aumentado la expresión de alrededor de 500 genes en el hipocampo del cerebro 24 horas después del entrenamiento, exhibiendo así una expresión modificada del 9,17% del genoma del hipocampo de la rata. Las expresiones genéticas reducidas se asociaron con metilaciones de esos genes y se encontró hipometilación para los genes involucrados en la transmisión sináptica y la diferenciación neuronal. [35]
Investigaciones posteriores sobre la memoria a largo plazo han arrojado luz sobre los mecanismos moleculares por los que se crea o elimina la metilación, como se revisó en 2022. [36] Estos mecanismos incluyen, por ejemplo, roturas de doble cadena inducidas por TOP2B sensibles a señales en genes tempranos inmediatos . Se producen más de 100 roturas de doble cadena de ADN, tanto en el hipocampo como en la corteza prefrontal medial (mPFC), en dos picos, a los 10 minutos y a los 30 minutos después del condicionamiento del miedo contextual. [37] Esto parece ser antes que las metilaciones y desmetilaciones del ADN del ADN neuronal en el hipocampo que se midieron una hora y 24 horas después del condicionamiento del miedo contextual.
Las roturas de doble cadena se producen en genes tempranos inmediatos relacionados con la memoria conocidos (entre otros genes) en las neuronas después de la activación neuronal. [38] [37] Estas roturas de doble cadena permiten que los genes se transcriban y luego se traduzcan en proteínas activas.
Un gen temprano inmediato recién transcrito después de una rotura de doble cadena es EGR1 . EGR1 es un factor de transcripción importante en la formación de la memoria . Tiene un papel esencial en la reprogramación epigenética de las neuronas cerebrales . EGR1 recluta la proteína TET1 que inicia una vía de desmetilación del ADN . La eliminación de las marcas de metilación del ADN permite la activación de genes posteriores (ver Regulación de la expresión genética#Regulación de la transcripción en el aprendizaje y la memoria . EGR1 lleva a TET1 a los sitios promotores de los genes que necesitan ser desmetilados y activados (transcritos) durante la formación de la memoria. [39] EGR-1, junto con TET1, se emplea en la programación de la distribución de los sitios de desmetilación del ADN en el ADN cerebral durante la formación de la memoria y en la plasticidad neuronal a largo plazo . [39]
El DNMT3A2 es otro gen temprano inmediato cuya expresión en neuronas puede ser inducida por una actividad sináptica sostenida. [40] Los DNMT se unen al ADN y metilan las citosinas en lugares específicos del genoma. Si los inhibidores del DNMT impiden esta metilación, no se forman recuerdos. [41] Si el DNMT3A2 se sobreexpresa en el hipocampo de ratones adultos jóvenes, convierte una experiencia de aprendizaje débil en memoria a largo plazo y también mejora la formación de recuerdos de miedo. [34]
En otro mecanismo revisado en 2022, [36] los ARN mensajeros de muchos genes que habían sido sometidos a aumentos o disminuciones controladas por la metilación son transportados por gránulos neuronales ( RNP mensajeros ) a las espinas dendríticas . En estos lugares, los ARN mensajeros pueden traducirse en las proteínas que controlan la señalización en las sinapsis neuronales .
Estudios en roedores han encontrado que el ambiente ejerce una influencia en cambios epigenéticos relacionados con la cognición , en términos de aprendizaje y memoria; [4] el enriquecimiento ambiental se correlacionó con un aumento de la acetilación de histonas , y la verificación mediante la administración de inhibidores de la histona desacetilasa indujo el brote de dendritas, un mayor número de sinapsis y restableció el comportamiento de aprendizaje y el acceso a recuerdos a largo plazo. [1] [42] La investigación también ha vinculado el aprendizaje y la formación de la memoria a largo plazo con cambios epigenéticos reversibles en el hipocampo y la corteza en animales con cerebros normales y no dañados. [1] [43] En estudios humanos, los cerebros post-mortem de pacientes con Alzheimer muestran niveles aumentados de histona desacetilasa. [44] [45]
Las influencias ambientales y epigenéticas parecen trabajar juntas para aumentar el riesgo de adicción . [53] Por ejemplo, se ha demostrado que el estrés ambiental aumenta el riesgo de abuso de sustancias . [54] En un intento de lidiar con el estrés, el alcohol y las drogas pueden usarse como una vía de escape. [55] Sin embargo, una vez que comienza el abuso de sustancias, las alteraciones epigenéticas pueden exacerbar aún más los cambios biológicos y conductuales asociados con la adicción. [53]
Incluso el abuso de sustancias a corto plazo puede producir cambios epigenéticos duraderos en el cerebro de roedores, [53] a través de la metilación del ADN y la modificación de las histonas. [19] Se han observado modificaciones epigenéticas en estudios sobre roedores que involucran etanol , nicotina , cocaína , anfetamina , metanfetamina y opiáceos . [4] Específicamente, estos cambios epigenéticos modifican la expresión genética, lo que a su vez aumenta la vulnerabilidad de un individuo a sufrir una sobredosis repetida de sustancias en el futuro. A su vez, el aumento del abuso de sustancias produce cambios epigenéticos aún mayores en varios componentes del sistema de recompensa de un roedor [53] (por ejemplo, en el núcleo accumbens [56] ). Por lo tanto, surge un ciclo por el cual los cambios en áreas del sistema de recompensa contribuyen a los cambios neuronales y conductuales duraderos asociados con la mayor probabilidad de adicción, el mantenimiento de la adicción y la recaída . [53] En humanos, se ha demostrado que el consumo de alcohol produce cambios epigenéticos que contribuyen al aumento del ansia de alcohol. Como tal, las modificaciones epigenéticas pueden desempeñar un papel en la progresión desde la ingesta controlada hasta la pérdida de control del consumo de alcohol. [57] Estas alteraciones pueden ser a largo plazo, como se evidencia en los fumadores que todavía poseen cambios epigenéticos relacionados con la nicotina diez años después de dejar de fumar . [58] Por lo tanto, las modificaciones epigenéticas [53] 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. [59]
La evidencia de cambios epigenéticos relevantes provino de estudios humanos que involucraron el abuso de alcohol, [60] nicotina y opiáceos. La evidencia de cambios epigenéticos derivados del abuso de anfetaminas y cocaína se deriva de estudios animales. En animales, también se ha demostrado que los cambios epigenéticos relacionados con las drogas en los padres afectan negativamente a la descendencia en términos de memoria de trabajo espacial más pobre , disminución de la atención y disminución del volumen cerebral . [61]
El daño del ADN aumenta en el cerebro de roedores por la administración de sustancias adictivas como cocaína , [62] metanfetamina , [63] [64] alcohol [65] y humo de tabaco . [66] Cuando se reparan dichos daños del ADN, la reparación imprecisa del ADN puede conducir a alteraciones persistentes como la metilación del ADN o la acetilación o metilación de histonas en los sitios de reparación. [67] Estas alteraciones pueden ser cicatrices epigenéticas en la cromatina que contribuyen a los cambios epigenéticos persistentes encontrados en la adicción.
Los cambios epigenéticos pueden ayudar a facilitar el desarrollo y el mantenimiento de los trastornos alimentarios a través de influencias en el entorno temprano y a lo largo de la vida. [24] Los cambios epigenéticos prenatales debidos al estrés, la conducta y la dieta materna pueden predisponer posteriormente a la descendencia a una ansiedad persistente y aumentada y a trastornos de ansiedad . Estos problemas de ansiedad pueden precipitar la aparición de trastornos alimentarios y obesidad , y persistir incluso después de la recuperación de los trastornos alimentarios. [68]
Las diferencias epigenéticas que se acumulan a lo largo de la vida pueden explicar las diferencias incongruentes en los trastornos alimentarios observados en gemelos monocigóticos. En la pubertad , las hormonas sexuales pueden ejercer cambios epigenéticos (a través de la metilación del ADN) en la expresión genética, lo que explica las tasas más altas de trastornos alimentarios en los hombres en comparación con las mujeres [ cita requerida ] . En general, la epigenética contribuye a conductas de autocontrol persistentes y no reguladas relacionadas con el impulso de atracones . [24]
Los cambios epigenéticos, incluida la hipometilación de genes glutamatérgicos (es decir, el gen NR3B de la subunidad del receptor NMDA y el promotor del gen GRIA2 de la subunidad del receptor AMPA ) en los cerebros post mortem de personas con esquizofrenia se asocian con mayores niveles del neurotransmisor glutamato . [69] Dado que el glutamato es el neurotransmisor excitatorio más frecuente y rápido, el aumento de los niveles puede dar lugar a episodios psicóticos relacionados con la esquizofrenia . Se han detectado cambios epigenéticos que afectan a un mayor número de genes en hombres con esquizofrenia en comparación con mujeres con la enfermedad. [70]
Los estudios de población han establecido una fuerte asociación que vincula la esquizofrenia en niños nacidos de padres mayores. [71] [72] Específicamente, los niños nacidos de padres mayores de 35 años tienen hasta tres veces más probabilidades de desarrollar esquizofrenia. [72] Se ha demostrado que la disfunción epigenética en los espermatozoides masculinos humanos , que afecta a numerosos genes, aumenta con la edad. Esto proporciona una posible explicación para el aumento de las tasas de la enfermedad en los hombres. [70] [72] [ verificación fallida ] Con este fin, se ha demostrado que las toxinas [70] [72] (por ejemplo, los contaminantes del aire ) aumentan la diferenciación epigenética. Los animales expuestos al aire ambiente de las fábricas de acero y las autopistas muestran cambios epigenéticos drásticos que persisten después de la eliminación de la exposición. [73] Por lo tanto, es probable que haya cambios epigenéticos similares en los padres humanos mayores. [72] Los estudios sobre esquizofrenia aportan pruebas de que el debate sobre la naturaleza versus la crianza en el campo de la psicopatología debería reevaluarse para dar cabida al concepto de que los genes y el entorno trabajan en tándem. Por ello, se ha propuesto que muchos otros factores ambientales (por ejemplo, las deficiencias nutricionales y el consumo de cannabis ) aumentan la susceptibilidad a los trastornos psicóticos como la esquizofrenia a través de la epigenética. [72]
La evidencia de modificaciones epigenéticas para el trastorno bipolar no es clara. [74] Un estudio encontró hipometilación de un promotor de genes de una enzima del lóbulo prefrontal (es decir, catecol-O-metil transferasa unida a la membrana o COMT) en muestras de cerebro 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 resulta en la 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. [75] Sin embargo, un segundo estudio no encontró diferencias epigenéticas en cerebros post mortem de individuos bipolares. [76]
Las causas del trastorno depresivo mayor (TDM) son poco conocidas desde una perspectiva neurocientífica . [77] Los cambios epigenéticos que conducen a cambios en la expresión del receptor de glucocorticoides y su efecto en el sistema de estrés HPA discutidos anteriormente, también se han aplicado a los intentos de comprender el TDM. [78]
Gran parte del trabajo en modelos animales se ha centrado en la regulación negativa indirecta del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) mediante la sobreactivación del eje del estrés. [79] [80] Estudios en varios modelos de depresión en roedores, que a menudo implican la inducción de estrés, también han encontrado una modulación epigenética directa del BDNF. [81]
La epigenética puede ser relevante para aspectos del comportamiento psicopático a través de la metilación y la modificación de histonas. [82] Estos procesos son hereditarios pero también pueden ser influenciados por factores ambientales como el tabaquismo y el abuso. [83] La epigenética puede ser uno de los mecanismos a través de los cuales el ambiente puede impactar la expresión del genoma. [84] Los estudios también han vinculado la metilación de genes asociados con la dependencia de la nicotina y el alcohol en mujeres, el TDAH y el abuso de drogas. [85] [86] [87] Es probable que la regulación epigenética así como el perfil de metilación jueguen un papel cada vez más importante en el estudio de la relación entre el ambiente y la genética de los psicópatas. [88]
Varios estudios han indicado que la metilación de la citosina del ADN está relacionada con el comportamiento social de los insectos, como las abejas y las hormigas. En las abejas, cuando la abeja nodriza cambia de sus tareas dentro de la colmena a la búsqueda de alimento en el exterior, las marcas de metilación de la citosina cambian. Cuando una abeja recolectora se invierte para realizar tareas de nodriza, las marcas de metilación de la citosina también se invierten. [89] La eliminación de la DNMT3 en las larvas cambia el fenotipo de la obrera a una reina. [90] La reina y la obrera son dos castas distintas con diferente morfología, comportamiento y fisiología. Los estudios sobre el silenciamiento de la DNMT3 también indican que la metilación del ADN puede regular el empalme alternativo de genes y la maduración del pre-ARNm. [91]
Muchos investigadores aportan información al Consorcio del Epigenoma Humano . [92] El objetivo de la investigación futura es reprogramar los cambios epigenéticos para ayudar con la adicción, las enfermedades mentales, los cambios relacionados con la edad, [2] el deterioro de la memoria y otros problemas. [1] Sin embargo, el gran volumen de datos basados en el consorcio dificulta el análisis. [2] La mayoría de los estudios también se centran en un gen. [93] En realidad, muchos genes e interacciones entre ellos probablemente contribuyan a las diferencias individuales en personalidad, comportamiento y salud. [94] Como los científicos sociales a menudo trabajan con muchas variables, determinar el número de genes afectados también plantea desafíos metodológicos. Se ha abogado por una mayor colaboración entre investigadores médicos, genetistas y científicos sociales para aumentar el conocimiento en este campo de estudio. [95]
El acceso limitado al tejido cerebral humano plantea un desafío para la realización de investigaciones en seres humanos. [2] El hecho de no saber aún si los cambios epigenéticos en la sangre y en los tejidos (no cerebrales) son paralelos a las modificaciones en el cerebro, hace que dependa aún más de la investigación sobre el cerebro. [92] Aunque algunos estudios epigenéticos han trasladado los hallazgos de los animales a los seres humanos, [96] algunos investigadores advierten sobre la extrapolación de los estudios en animales a los seres humanos. [1] Una opinión señala que cuando los estudios en animales no consideran cómo los componentes subcelulares y celulares, los órganos y el individuo en su totalidad interactúan con las influencias del medio ambiente, los resultados son demasiado reductivos para explicar el comportamiento. [94]
Algunos investigadores señalan que es probable que las perspectivas epigenéticas se incorporen a los tratamientos farmacológicos. [8] Otros advierten que es necesario realizar más investigaciones, ya que se sabe que los fármacos modifican la actividad de múltiples genes y, por lo tanto, pueden causar efectos secundarios graves. [1] Sin embargo, el objetivo final es encontrar patrones de cambios epigenéticos que puedan utilizarse para tratar enfermedades mentales y revertir los efectos de los factores estresantes de la infancia, por ejemplo. Si esos patrones tratables finalmente se consolidan, la incapacidad de acceder a cerebros de seres humanos vivos para identificarlos plantea un obstáculo para el tratamiento farmacológico. [92] Las investigaciones futuras también pueden centrarse en los cambios epigenéticos que median el impacto de la psicoterapia en la personalidad y el comportamiento. [28]
La mayor parte de la investigación epigenética es correlacional; simplemente establece asociaciones. Se necesita más investigación experimental para ayudar a establecer la causalidad. [97] La falta de recursos también ha limitado el número de estudios intergeneracionales. [2] Por lo tanto, el avance de los estudios longitudinales [95] y multigeneracionales, dependientes de la experiencia, será fundamental para comprender mejor el papel de la epigenética en la psicología. [5]
[Los psicoestimulantes] aumentan los niveles de AMPc en el cuerpo estriado, lo que activa la proteína quinasa A (PKA) y conduce a la fosforilación de sus objetivos. Esto incluye la proteína de unión al elemento de respuesta al AMPc (CREB), cuya fosforilación induce su asociación con la histona acetiltransferasa, la proteína de unión a CREB (CBP) para acetilar histonas y facilitar la activación genética. Se sabe que esto ocurre en muchos genes, incluidos fosB y
c-fos,
en respuesta a la exposición a psicoestimulantes. ΔFosB también se regula positivamente con tratamientos crónicos con psicoestimulantes, y se sabe que activa ciertos genes (p. ej., cdk5) y reprime otros (p. ej.,
c-fos
) donde recluta a HDAC1 como correpresor. ... La exposición crónica a psicoestimulantes aumenta la [señalización] glutamatérgica desde la corteza prefrontal hasta el NAc. La señalización glutamatérgica eleva los niveles de Ca2+ en los elementos postsinápticos del NAc donde activa la señalización de CaMK (proteínas quinasas de calcio/calmodulina), que, además de fosforilar CREB, también fosforila HDAC5.
La entrada coincidente y convergente a menudo induce plasticidad en una neurona postsináptica. El NAc integra información procesada sobre el entorno de la amígdala basolateral, el hipocampo y la corteza prefrontal (CPF), así como proyecciones de las neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo. Estudios previos han demostrado cómo la dopamina modula este proceso integrador. Por ejemplo, la estimulación de alta frecuencia potencia las entradas hipocampales al NAc mientras que simultáneamente deprime las sinapsis de la CPF (Goto y Grace, 2005). También se demostró que lo inverso es cierto; La estimulación en la corteza prefrontal potencia las sinapsis entre la corteza prefrontal y el núcleo del lóbulo frontal, pero deprime las sinapsis entre el hipocampo y el núcleo del lóbulo frontal. A la luz de la nueva evidencia funcional de la cotransmisión dopamina/glutamato en el mesencéfalo (referencias anteriores), nuevos experimentos sobre la función del núcleo del lóbulo frontal tendrán que probar si las entradas glutamatérgicas del mesencéfalo sesgan o filtran las entradas límbicas o corticales para guiar la conducta dirigida a un objetivo.
La mayoría de las drogas adictivas aumentan las concentraciones extracelulares de dopamina (DA) en el núcleo accumbens (NAc) y la corteza prefrontal medial (mPFC), áreas de proyección de neuronas DA mesocorticolímbicas y componentes clave del "circuito de recompensa cerebral". La anfetamina logra esta elevación en los niveles extracelulares de DA al promover el eflujo desde las terminales sinápticas. ... La exposición crónica a la anfetamina induce un factor de transcripción único, delta FosB, que desempeña un papel esencial en los cambios adaptativos a largo plazo en el cerebro.
ΔFosB actúa como una de las proteínas de control maestras que gobiernan esta plasticidad estructural. ... ΔFosB también reprime la expresión de G9a, lo que conduce a una reducción de la metilación represiva de histonas en el gen cdk5. El resultado neto es la activación del gen y el aumento de la expresión de CDK5. ... Por el contrario, ΔFosB se une al gen
c-fos
y recluta varios correpresores, incluidos HDAC1 (histona desacetilasa 1) y SIRT 1 (sirtuina 1). ... El resultado neto es la represión del gen
c-fos
.
Las isoformas ΔFosB de 35-37 kD se acumulan con la exposición crónica a drogas debido a sus vidas medias extraordinariamente largas. ... Como resultado de su estabilidad, la proteína ΔFosB persiste en las neuronas durante al menos varias semanas después del cese de la exposición a drogas. ... La sobreexpresión de ΔFosB en el núcleo accumbens induce NFκB... Por el contrario, la capacidad de ΔFosB para reprimir el gen
c-Fos
ocurre en conjunto con el reclutamiento de una histona desacetilasa y presumiblemente varias otras proteínas represivas como una histona metiltransferasa represiva.
Evidencias recientes han demostrado que ΔFosB también reprime el gen
c-fos
que ayuda a crear el interruptor molecular, desde la inducción de varias proteínas de la familia Fos de vida corta después de la exposición aguda a drogas hasta la acumulación predominante de ΔFosB después de la exposición crónica a drogas.
Entrevista en audio con Moshe Szyf , profesor de Farmacología y Terapéutica en la Universidad McGill, quien analiza cómo los cambios epigenéticos se relacionan con las diferencias en el estatus socioeconómico.
Vídeo que explica cómo la epigenética puede afectar al feto.
Este vídeo aborda cómo, en principio, los cambios epigenéticos acumulados pueden dar lugar a diferencias de personalidad en gemelos idénticos. Este vídeo fue realizado por Ben Paylor, candidato a doctorado en medicina experimental y cineasta galardonado.texto de la página.
Una serie de diagramas que explican cómo las marcas epigenéticas afectan la expresión genética.