Genes estacionales
NATURE COMMUNICATIONS, CASTRO DOPICO ET AL. La expresión génica en las células inmunitarias humanas varía según la estación, según un estudio publicado hoy (12 de mayo) en Nature Communications—el primero de su tipo en examinar patrones en la variación de la expresión génica a lo largo del año.
Los resultados indican «una especie de firma molecular de las estaciones en los humanos», dijo Ghislain Breton, quien estudia los ritmos circadianos en la Universidad de Texas en Houston, pero no participó en el trabajo.
En las células inmunitarias de la sangre, la expresión de genes que promueven la inflamación tiende a aumentar en el invierno y chapuzón en el verano, encontró el equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Cambridge. Los investigadores plantearon la hipótesis de que estos y otros patrones de expresión de genes estacionales pueden ayudar a explicar la estacionalidad de las enfermedades, desde enfermedades infecciosas como la gripe hasta afecciones crónicas como las enfermedades cardíacas.
“Ahora sabemos que todas las células inmunitarias tipos tienen sus…
Xaquin Castro Dopico de Cambridge, quien obtuvo su doctorado en el laboratorio de John Todd, se inspiró para iniciar este análisis después de leer cómo la expresión de un represor de la inflamación en ratones, ARNTL, varía a lo largo del día. En ese momento, el laboratorio de Todd también colaboraba con investigadores en Alemania en un estudio en curso, llamado BABYDIET, que examina los efectos de una dieta sin gluten durante el primer año de vida en el desarrollo y el riesgo de diabetes tipo 1 de los niños. BABYDIET requiere la recolección regular de sangre de los participantes durante muchos años. Así que Castro Dopico usó los datos para hacer una pregunta diferente, recordó Todd. Dijo: Tomaré este conjunto de datos clínicos únicos que hemos generado y haré la pregunta: ¿La expresión génica cambia no en un día sino a lo largo de las estaciones?
El equipo comenzó examinando ARNTL expresión en la cohorte BABYDIET, encontrando que tenía una fuerte estacionalidad, con niveles subiendo en el verano y bajando en el invierno. Los investigadores también observaron otros genes reloj y descubrieron que muchos de ellos (nueve de 16) mostraban patrones de expresión estacionales.
Los investigadores también observaron más allá de los genes reloj. A partir del conjunto de datos BABYDIET, descubrieron que el 23 % de todos los genes examinados variaban con las estaciones.
Al agrupar los genes estacionales de la cohorte BABYDIET en categorías, los investigadores descubrieron que, en general, la expresión génica proinflamatoria aumentó en el invierno y cayó en el verano, siguiendo el mismo patrón de expresión general que ARNTL.
A continuación, los investigadores recurrieron a datos disponibles públicamente de dos estudios adicionales, sobre diabetes y asma, el último, un estudio multicéntrico que involucró a participantes de varios países. Descubrieron que los patrones de expresión génica de verano e invierno observados en la cohorte BABYDIET se invirtieron en el conjunto de datos de una cohorte de asmáticos australianos, lo que indica que las tendencias estacionales fueron consistentes incluso en todos los hemisferios. En una cohorte de asmáticos de Islandia, que se somete a períodos de luz solar de 24 horas, los patrones estacionales eran irregulares.
Usando marcadores genéticos de cada tipo de célula, el equipo descubrió que los niveles de los tipos de células sanguíneas individuales en la cohorte BABYDIET parecía variar según la temporada. El examen de la composición de la sangre donada a Cambridge Bioresource para su investigación durante todo el año confirmó que la composición variaba según la estación. En una población de Gambia, un país de África occidental justo al norte del ecuador, los investigadores examinaron los patrones de composición celular de la sangre utilizando datos recopilados a través del Keneba Biobank, y encontraron que la composición celular de la sangre estaba vinculada a la temporada de lluvias. Los investigadores plantearon la hipótesis de que estos cambios estacionales en la composición celular de la sangre son los principales impulsores de la variación estacional en la expresión génica.
El estudio de la expresión génica en biopsias de tejido adiposo de un estudio independiente de gemelos también reveló genes estacionales. variación de expresión, extendiendo esta tendencia de variación estacional más allá de la sangre y las células inmunitarias.
Una pregunta pendiente es si los niveles de expresión de genes proinflamatorios aumentan en el invierno como una medida ofensiva contra los patógenos o como una respuesta al aumento de patógenos. exposición. Ese es el argumento del huevo y la gallina, dijo Todd.
El conocimiento de la expresión génica estacional podría ayudar a los investigadores a comprender y tratar mejor las enfermedades estacionales. Por ejemplo, se sabe que la muerte por enfermedad cardiovascular es más probable en invierno cuando, según esta investigación, la expresión de genes proinflamatorios es alta.
Nuestras observaciones ayudan a explicar por qué algunas enfermedades crónicas son estacionales. en que nuestro sistema inmunológico se intensifica para ser proinflamatorio, de modo que cuando tenemos una enfermedad cardiovascular, somos más propensos a desarrollar la patología que podría conducir a la muerte cardiovascular, dijo Todd. Paralelamente, estoy seguro de que la mayor carga de enfermedades infecciosas que sufrimos también es un factor que contribuye a los cambios que hemos visto. Creo que son ambas cosas.
Cermakian dijo que es demasiado pronto para considerar la utilidad clínica de estos hallazgos. Lo que es seguro, señaló, es que la información temporal, circadiana pero también posiblemente estacional/anual, deberá tenerse cada vez más en cuenta en el futuro, con el objetivo de proporcionar el tratamiento más adecuado a los pacientes. La respuesta a un tratamiento puede ser muy diferente en una época del año o seis meses después.
X. Castro Dopico et al., La expresión génica estacional generalizada revela diferencias anuales en la inmunidad y la fisiología humana, Nature Communications, doi:10.1038/ncomms8000, 2015.
¿Interesado en leer más?
El científico ARCHIVOS
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Iniciar sesión Aquí