La epigenética nutricional es una ciencia que estudia los efectos de la nutrición en la expresión genética y la accesibilidad de la cromatina . [1] [2] Es una subcategoría de la genómica nutricional que se centra en los efectos de los componentes bioactivos de los alimentos en los eventos epigenéticos . [3]
Los cambios en los perfiles genéticos de los niños causados por la nutrición fetal se han observado desde la hambruna holandesa de 1944-1945 . [4] [5] [6] [7] [8] Debido a la desnutrición en las madres embarazadas, los niños nacidos durante esta hambruna tenían más probabilidades de presentar problemas de salud como enfermedades cardíacas, obesidad, esquizofrenia, depresión y adicción. [4] [5] [6]
Los biólogos Randy Jirtle y Robert A. Waterland se convirtieron en pioneros de la epigenética nutricional después de publicar su investigación sobre los efectos de la dieta de una madre embarazada en las funciones genéticas de su descendencia en la revista de investigación Molecular and Cellular Biology en 2003. [9] [10]
Los investigadores en epigenética nutricional estudian la interacción entre las moléculas de los alimentos y las moléculas que controlan la expresión genética , lo que conduce a áreas de enfoque como los grupos metilo dietéticos y la metilación del ADN . [10] [11] [12] Los nutrientes y los componentes bioactivos de los alimentos afectan la epigenética al inhibir la actividad enzimática relacionada con la metilación del ADN y las modificaciones de las histonas . [13] Debido a que los grupos metilo se utilizan para la supresión de genes indeseables, el nivel de consumo de metilo dietético de una madre puede alterar significativamente la expresión genética de su hijo, especialmente durante el desarrollo temprano. [14] Además, la nutrición puede afectar la metilación a medida que el proceso continúa a lo largo de la vida adulta de un individuo. Debido a esto, los epigenetistas nutricionales han estudiado los alimentos como una forma de exposición molecular. [1]
La metilación del ADN es la adición de un grupo metilo en un anillo de citosina del ADN. [15] Sin metilación, podrían surgir problemas relacionados con la impronta genómica, la inactivación del cromosoma X y la supresión de la transcripción y la transposición. [15] Cuando la metilación no está presente para suprimir la transcripción y la transposición, la falta de la misma puede contribuir al desarrollo del cáncer .
Los componentes bioactivos de los alimentos que influyen en los procesos epigenéticos van desde vitaminas como la A , la B6 y la B12 hasta el alcohol y elementos como el arsénico , el cadmio y el selenio . [3] Los suplementos dietéticos de metilo, como el ácido fólico adicional y la colina, también pueden tener efectos adversos en la regulación de los genes epigenéticos. [1] [10]
El folato es una vitamina esencial soluble en agua que se encuentra de forma natural en algunos alimentos. El folato se puede encontrar de forma natural en niveles altos en vegetales de hojas verdes oscuras como las espinacas, las coles de Bruselas y los espárragos, así como en el hígado. [16] El ácido fólico es una forma artificial que se utiliza para complementar ciertos alimentos. Los panes, harinas, pastas, arroz y cereales para el desayuno enriquecidos se suelen complementar con ácido fólico. [17] En la metilación del ADN, el folato actúa como fuente de carbono/grupo metilo. [18]
La colina es un nutriente semiesencial que puede oxidarse a betaína . La betaína funciona entonces como un donante de grupos metilo en el proceso de metilación del ADN. [19] La colina se puede encontrar en productos animales como la carne, los huevos, las aves, el pescado y los productos lácteos, así como en las patatas y las verduras de hoja verde. [20]
Los investigadores han considerado que las dietas ricas en grasas y bajas en proteínas durante el embarazo pueden aumentar el riesgo de obesidad en los bebés. [21] El consumo de fitoquímicos también puede afectar positivamente los mecanismos basados en la epigenética que inhiben las células cancerosas . [22] La investigación también ha sugerido un vínculo entre la epigenética nutricional y la fisiopatología del trastorno depresivo mayor . [23]
Toda vida en la Tierra está influenciada por los diferentes flujos de su entorno, sin embargo, en los humanos, diferentes condiciones ambientales como la pobreza , el alcohol , el estrés , la desnutrición, la exposición a contaminantes , los productos químicos artificiales y las drogas sintéticas pueden conducir a enfermedades/enfermedades relacionadas con la epigenética con ciertos genes específicos de la enfermedad que normalmente se activan o desactivan. [12] El epigenoma de un organismo puede ser desencadenado por casi cualquier señal ambiental, incluido el cambio climático , el suministro de alimentos/agua, los nutrientes de las plantas, la temperatura, etc.
Se ha estimado que más del 60% de las muertes en humanos están relacionadas con factores nutricionales o dietéticos en lugar de desencadenantes ambientales. [12] [8] Con base en un par de estudios de la hambruna holandesa de 1944-1945, se afirma que la inanición durante el embarazo y la salud posterior pueden dar lugar, entre otros, a algunos riesgos para la salud, como diabetes mellitus tipo II , enfermedades cardiovasculares , trastornos metabólicos y disminución de las funciones cognitivas más adelante en la vida. [7]
El linaje materno o la salud y los hábitos nutricionales de la madre durante el embarazo no son los únicos que influyen en la salud general de la descendencia. Es muy probable que se produzca una transmisión posterior por vía paterna mediante la modulación epigenética del núcleo de los espermatozoides . [7] Un ejemplo de esto es la transmisión transgeneracional por linaje paterno. Hay evidencia de que tanto la dieta paterna como la materna influyen en los fenotipos metabólicos de la descendencia a través de la transmisión de información epigenética. [7] [12]
La evidencia de la transmisión generacional de los mecanismos epigenéticos en humanos fue discutida por primera vez por Champagne en 2008 en el contexto del estrés materno, siendo la inseguridad alimentaria un tipo de factor estresante que puede afectar la expresión genética a través de cambios en los patrones de metilación del ADN . [24] Otro tipo de factor estresante es una dieta prenatal deficiente que resulta en insuficiencia nutricional y reprogramación epigenética fetal que crea el modelo para el desarrollo de enfermedades más adelante en la vida de un niño. [25] [26] Dependiendo de la región geográfica, los problemas de calidad de los alimentos pueden afectar la herencia epigenética a través de cambios en los patrones de metilación asociados con la exposición a metales pesados en la dieta, especialmente en el caso del autismo y los trastornos por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) . [27]
La inseguridad alimentaria se refiere a la incapacidad de acceder a suficientes alimentos para satisfacer las necesidades básicas y está asociada con un mayor riesgo de defectos congénitos asociados con los patrones de metilación del ADN. [28] [8] Una futura madre que padece inseguridad alimentaria probablemente se encontrará bajo estrés financiero y no podrá conseguir suficientes alimentos para satisfacer sus necesidades nutricionales. Su ubicación geográfica puede ser en un desierto alimentario donde no puede acceder a suficientes alimentos seguros y nutritivos. Los desiertos alimentarios están vinculados a la inseguridad alimentaria y se definen como áreas de alta densidad de restaurantes de comida rápida y tiendas de barrio que ofrecen solo alimentos altamente procesados y poco saludables a precios bajos. [29]
Se ha demostrado que una dieta prenatal deficiente o una dieta poco saludable afecta los patrones de metilación del ADN y contribuye al desarrollo de diabetes tipo 2, TDAH y problemas de conducta de aparición temprana en los niños. [30] [31] Las características de una dieta prenatal poco saludable que conducen a cambios en los patrones de metilación del ADN incluyen el aumento de la ingesta de productos alimenticios ultraprocesados con alto contenido de grasas y azúcares junto con la ingesta inadecuada de alimentos integrales ricos en nutrientes (por ejemplo, frutas y verduras). Las dietas ricas en grasas y bajas en proteínas durante el embarazo también pueden aumentar el riesgo de obesidad en los bebés. [32] Los suplementos dietéticos de metilación, como el ácido fólico adicional y la colina, también pueden tener efectos adversos en la regulación de los genes epigenéticos. [1] [10] El sistema alimentario mundial actual está plagado de problemas que afectan negativamente a la salud humana a través de múltiples vías, siendo los alimentos contaminados, inseguros y alterados uno de los factores más comunes asociados con una dieta poco saludable. [33] Se ha demostrado que las dietas bajas en hierro, o las mujeres que sufren una deficiencia de hierro , aumentan la probabilidad de un parto prematuro , bajo peso al nacer y una mayor posibilidad de depresión posparto . [34]
Los problemas de calidad de los alimentos varían de una región geográfica a otra dependiendo del país, las prácticas de seguridad alimentaria y las regulaciones agrícolas y de fabricación con respecto a metales pesados , residuos de pesticidas y otras exposiciones peligrosas de preocupación. [35] Para reducir las exposiciones a peligros químicos como pesticidas y residuos de metales pesados, la Organización Mundial del Comercio (OMC) patrocinó acuerdos entre países para establecer códigos de mejores prácticas, emitidos por la Comisión del Codex Alimentarius , que intentan garantizar el comercio de alimentos seguros. [35] A pesar de las mejores prácticas en uso, todavía se encuentran residuos de metales pesados y pesticidas en el suministro de alimentos. [36] [37] Se ha demostrado que las exposiciones dietéticas prenatales y posnatales a mercurio inorgánico y residuos de plomo resultantes de dietas poco saludables afectan constantemente comportamientos genéticos importantes en niños con autismo y TDAH. [38] Se ha demostrado que la exposición prenatal a pesticidas organofosforados afecta la metilación del ADN en genes asociados con el desarrollo de enfermedades cardiometabólicas. [39] La infección por alimentos es un factor grave durante el embarazo. No se trata de lo que come la madre, aunque eso es igual de importante, sino de la forma en que se prepara la comida. La madre debe cocinar bien todos los alimentos, especialmente las carnes. Todos los productos agrícolas deben lavarse bien después de lavarse las manos. Los productos lácteos pasteurizados deben ser el tipo de productos lácteos que consuma la madre. [40]