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¿Cómo perviven los efectos de las experiencias traumáticas durante varias generaciones?
Imagen: Isabelle Mansuy. Fuente: UZH / ETH Zurich.
Las experiencias traumáticas pueden inducir trastornos en la conducta que se transmiten de una generación a la siguiente. Pero, ¿cómo? Científicos de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich han descubierto un componente clave en estos procesos: las moléculas cortas del ARN, el regulador de la expresión génica. Estudios previos habían conseguido explicar, además, cómo el estrés traumático de una madre pasa a sus hijos durante la gestación, condicionando su desarrollo y su conducta en etapas posteriores de la vida. Todos estos hallazgos podrían impulsar la creación de métodos de diagnóstico para trastornos psiquiátricos, basados en biomarcadores.
Las experiencias traumáticas pueden inducir trastornos en la
conducta que se transmiten de una generación a la siguiente. Pero,
¿cómo? Sólo recientemente los científicos han comenzado a comprender los
procesos fisiológicos subyacentes a la herencia de los traumas.
La última investigación al respecto ha sido la realizada por Isabelle Mansuy y su equipo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) y de la Universidad de Zurich, en Suiza. Los científicos estudiaron en concreto los procesos moleculares implicados en la herencia no genética de ciertos síntomas conductuales inducidos por experiencias traumáticas en etapas tempranas de la vida.
Mansuy y sus colaboradores lograron así identificar un componente clave en estos procesos: las moléculas cortas del ácido ribonucleico o ARN, regulador de la expresión génica.
Estas moléculas son sintetizadas a partir de información genética (ADN) por enzimas que “leen” secciones específicas de los genes, y las utilizan como plantillas para producir los ARN correspondientes. A continuación, otras enzimas ajustan dichos ARN a la forma que tendrán en su madurez.
Todas las células contienen, de forma natural, un gran número de moléculas cortas de ARN, también denominadas micro ARN (con una longitud de entre 21 y 25 nucleótidos), cuya función es regular la expresión de otros genes mediante diversos procesos. Las micro ARN dirigen, por ejemplo, el número de copias de una proteína particular.
Del ARN a los trastornos
Los investigadores suizos estudiaron el número y los tipos de micro ARN expresados por ratones adultos expuestos a condiciones traumáticas en etapas tempranas de su vida, y los compararon con los de ratones no traumatizados.
Descubrieron así que el estrés traumático alteraba la cantidad de diversos micro ARN presentes en la sangre, el cerebro y los espermatozoides de los ratones traumatizados. En estos, algunos micro ARN fueron producidos en exceso mientras otros fueron infraproducidos, en comparación con los animales de control, no traumatizados.
Estas alteraciones dieron lugar a una regulación deficiente de los procesos celulares que normalmente son controlados por dichos micro ARN.
Además, tras las experiencias traumáticas, los ratones se comportaron de manera notablemente distinta: perdieron su aversión natural a los espacios abiertos y a la luz brillante; y mostraron comportamientos depresivos.
La última investigación al respecto ha sido la realizada por Isabelle Mansuy y su equipo de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich) y de la Universidad de Zurich, en Suiza. Los científicos estudiaron en concreto los procesos moleculares implicados en la herencia no genética de ciertos síntomas conductuales inducidos por experiencias traumáticas en etapas tempranas de la vida.
Mansuy y sus colaboradores lograron así identificar un componente clave en estos procesos: las moléculas cortas del ácido ribonucleico o ARN, regulador de la expresión génica.
Estas moléculas son sintetizadas a partir de información genética (ADN) por enzimas que “leen” secciones específicas de los genes, y las utilizan como plantillas para producir los ARN correspondientes. A continuación, otras enzimas ajustan dichos ARN a la forma que tendrán en su madurez.
Todas las células contienen, de forma natural, un gran número de moléculas cortas de ARN, también denominadas micro ARN (con una longitud de entre 21 y 25 nucleótidos), cuya función es regular la expresión de otros genes mediante diversos procesos. Las micro ARN dirigen, por ejemplo, el número de copias de una proteína particular.
Del ARN a los trastornos
Los investigadores suizos estudiaron el número y los tipos de micro ARN expresados por ratones adultos expuestos a condiciones traumáticas en etapas tempranas de su vida, y los compararon con los de ratones no traumatizados.
Descubrieron así que el estrés traumático alteraba la cantidad de diversos micro ARN presentes en la sangre, el cerebro y los espermatozoides de los ratones traumatizados. En estos, algunos micro ARN fueron producidos en exceso mientras otros fueron infraproducidos, en comparación con los animales de control, no traumatizados.
Estas alteraciones dieron lugar a una regulación deficiente de los procesos celulares que normalmente son controlados por dichos micro ARN.
Además, tras las experiencias traumáticas, los ratones se comportaron de manera notablemente distinta: perdieron su aversión natural a los espacios abiertos y a la luz brillante; y mostraron comportamientos depresivos.
Herencia de síntomas conductuales
Estos síntomas conductuales fueron transferidos a la siguiente generación a través de los espermatozoides , a pesar de que la descendencia no fue expuesta a ningún estrés traumático. Incluso llegaron a una tercera generación de ratones.
Asimismo, el metabolismo de la descendencia de los ratones traumatizados también se vio afectado: sus niveles de insulina y de azúcar en sangre fueron más bajos que en las crías de los progenitores no traumatizados.
De este modo, "hemos sido capaces de demostrar por vez primera que las experiencias traumáticas afectan el metabolismo a largo plazo y que estos cambios son hereditarios", afirma Mansuy en un comunicado de la ETH Zurich.
"Con el desequilibrio de los micro ARN en el esperma, hemos descubierto un factor clave de transmisión de los traumas. Sin embargo, algunas preguntas siguen abiertas, por ejemplo, cómo se produce esa desregulación de las moléculas cortas del ARN. Lo más probable es que forme parte de una cadena de eventos que se inicia cuando el cuerpo produce un exceso de hormonas del estrés", añade la científica.
Es importante destacar que los investigadores sospechan que otros rasgos adquiridos -distintos a los inducidos por traumatismos- también pueden heredarse a través de mecanismos similares. "El entorno deja huellas en el cerebro, en los órganos y también en los gametos. A través de estos, los rastros pueden pasar a la siguiente generación". Una posible aplicación del presente hallazgo podría ser el desarrollo de un tipo de análisis sanguíneo que permita diagnosticar traumas.
La herencia adquirida en la gestación
El momento de la gestación puede resultar también clave para la herencia de efectos inducidos por los traumas. Ya se sabía que los recién nacidos cuyas madres han sido expuestas durante el embarazo a estrés ambiental derivado de traumas (aunque también de enfermedades o abuso de sustancias) pueden sufrir trastornos psiquiátricos en etapas posteriores de la vida. Estos trastornos pueden ser tan graves como la esquizofrenia, el trastorno por estrés postraumático (TEPT), algunas formas de autismo o el trastorno bipolar.
El efecto de los traumas y otras circunstancias en los fetos es lo que ha estudiado un equipo de científicos de la Universidad de Yale, en Estados Unidos.
Según publica dicha Universidad en un comunicado, lo que han descubierto es que en las células cerebrales de embriones de ratón expuestos a estresantes ambientales -alcohol, metilmercurio (un compuesto neurotóxico) o convulsiones maternas- se activó un gen llamado HSF1 o factor de transcripción de choque térmico 1, que protege y permite que algunas de las células del cerebro sobrevivan a situaciones prenatales nocivas. Los ratones que carecían de este gen, sin embargo, mostraron anomalías estructurales en el cerebro tras sufrir situaciones prenatales estresantes.
La importancia de este descubrimiento radica en que, dado que la activación del HSF1 puede servir como marcador permanente de la existencia de células estresadas y en consecuencia dañadas, abre la posibilidad de identificar esas células en adultos, para explorar el origen de sus trastornos.
El año pasado, otro estudio de la Universidad de Pensilvania (EEUU) sobre la herencia de los traumas, reveló además que el estrés sufrido por la madre durante el embarazo es trasladado al feto a través de la placenta, mediante la alteración de los niveles de una proteína que afecta al desarrollo del cerebro.
En consecuencia, el estrés materno podría estar relacionado con enfermedades vinculadas al desarrollo neuronal, como el autismo y la esquizofrenia. Este efecto hereditario llegó incluso a una segunda generación de ratones.
La proteína identificada, al igual que el HSF1, podría servir como biomarcador, en este caso para la detección precoz de problemas de desarrollo neurológico en bebés, derivados de traumas maternos.
Esta investigación estaba basada en un trabajo previo de los mismos autores, en el que se constató que ratones hembra expuestos a estrés durante el embarazo dieron a luz a machos cuya reacción al estrés había aumentado.
Estos síntomas conductuales fueron transferidos a la siguiente generación a través de los espermatozoides , a pesar de que la descendencia no fue expuesta a ningún estrés traumático. Incluso llegaron a una tercera generación de ratones.
Asimismo, el metabolismo de la descendencia de los ratones traumatizados también se vio afectado: sus niveles de insulina y de azúcar en sangre fueron más bajos que en las crías de los progenitores no traumatizados.
De este modo, "hemos sido capaces de demostrar por vez primera que las experiencias traumáticas afectan el metabolismo a largo plazo y que estos cambios son hereditarios", afirma Mansuy en un comunicado de la ETH Zurich.
"Con el desequilibrio de los micro ARN en el esperma, hemos descubierto un factor clave de transmisión de los traumas. Sin embargo, algunas preguntas siguen abiertas, por ejemplo, cómo se produce esa desregulación de las moléculas cortas del ARN. Lo más probable es que forme parte de una cadena de eventos que se inicia cuando el cuerpo produce un exceso de hormonas del estrés", añade la científica.
Es importante destacar que los investigadores sospechan que otros rasgos adquiridos -distintos a los inducidos por traumatismos- también pueden heredarse a través de mecanismos similares. "El entorno deja huellas en el cerebro, en los órganos y también en los gametos. A través de estos, los rastros pueden pasar a la siguiente generación". Una posible aplicación del presente hallazgo podría ser el desarrollo de un tipo de análisis sanguíneo que permita diagnosticar traumas.
La herencia adquirida en la gestación
El momento de la gestación puede resultar también clave para la herencia de efectos inducidos por los traumas. Ya se sabía que los recién nacidos cuyas madres han sido expuestas durante el embarazo a estrés ambiental derivado de traumas (aunque también de enfermedades o abuso de sustancias) pueden sufrir trastornos psiquiátricos en etapas posteriores de la vida. Estos trastornos pueden ser tan graves como la esquizofrenia, el trastorno por estrés postraumático (TEPT), algunas formas de autismo o el trastorno bipolar.
El efecto de los traumas y otras circunstancias en los fetos es lo que ha estudiado un equipo de científicos de la Universidad de Yale, en Estados Unidos.
Según publica dicha Universidad en un comunicado, lo que han descubierto es que en las células cerebrales de embriones de ratón expuestos a estresantes ambientales -alcohol, metilmercurio (un compuesto neurotóxico) o convulsiones maternas- se activó un gen llamado HSF1 o factor de transcripción de choque térmico 1, que protege y permite que algunas de las células del cerebro sobrevivan a situaciones prenatales nocivas. Los ratones que carecían de este gen, sin embargo, mostraron anomalías estructurales en el cerebro tras sufrir situaciones prenatales estresantes.
La importancia de este descubrimiento radica en que, dado que la activación del HSF1 puede servir como marcador permanente de la existencia de células estresadas y en consecuencia dañadas, abre la posibilidad de identificar esas células en adultos, para explorar el origen de sus trastornos.
El año pasado, otro estudio de la Universidad de Pensilvania (EEUU) sobre la herencia de los traumas, reveló además que el estrés sufrido por la madre durante el embarazo es trasladado al feto a través de la placenta, mediante la alteración de los niveles de una proteína que afecta al desarrollo del cerebro.
En consecuencia, el estrés materno podría estar relacionado con enfermedades vinculadas al desarrollo neuronal, como el autismo y la esquizofrenia. Este efecto hereditario llegó incluso a una segunda generación de ratones.
La proteína identificada, al igual que el HSF1, podría servir como biomarcador, en este caso para la detección precoz de problemas de desarrollo neurológico en bebés, derivados de traumas maternos.
Esta investigación estaba basada en un trabajo previo de los mismos autores, en el que se constató que ratones hembra expuestos a estrés durante el embarazo dieron a luz a machos cuya reacción al estrés había aumentado.
Referencias bibliográficas:
Gapp K, Jawaid A, Sarkies P, Bohacek J, Pelczar P, Prados J, Farinelli L, Miska E, Mansuy IM. Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice. Nature Neuroscience (2014). DOI: 10.1038/nn.3695.
Kazue Hashimoto-Toriiemail et al. Roles of Heat Shock Factor 1 in Neuronal Response to Fetal Environmental Risks and Its Relevance to Brain Disorders. Neuron (2014). DOI: 10.1016/j.neuron.2014.03.002.
Christopher L. Howerton, Christopher P. Morgan, David B. Fischer, y Tracy L. Bale. O-GlcNAc transferase (OGT) as a placental biomarker of maternal stress and reprogramming of CNS gene transcription in development. PNAS (2013).
Gapp K, Jawaid A, Sarkies P, Bohacek J, Pelczar P, Prados J, Farinelli L, Miska E, Mansuy IM. Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice. Nature Neuroscience (2014). DOI: 10.1038/nn.3695.
Kazue Hashimoto-Toriiemail et al. Roles of Heat Shock Factor 1 in Neuronal Response to Fetal Environmental Risks and Its Relevance to Brain Disorders. Neuron (2014). DOI: 10.1016/j.neuron.2014.03.002.
Christopher L. Howerton, Christopher P. Morgan, David B. Fischer, y Tracy L. Bale. O-GlcNAc transferase (OGT) as a placental biomarker of maternal stress and reprogramming of CNS gene transcription in development. PNAS (2013).
