Los primeros cambios epigenéticos regulan el ejercicio voluntario en ratones: estudio

ARRIBA: ISTOCK.COM, GLOBALP

Cada hombre, mujer y ratón participa en una cantidad diferente de actividad física voluntaria. Algunos corren voluntariamente millas por día sin ningún destino en mente, mientras que otros caminan solo cuando necesitan llegar a algún lugar. Las diferencias en la cantidad de actividad física que los ratones eligen realizar están influenciadas por cambios epigenéticos en el desarrollo temprano, según un estudio publicado en Nature Communications el 2 de diciembre.

El estudio muestra claramente que la conducta de ejercicio voluntario es sensible a las influencias epigenéticas, lo cual es significativo porque, como señalan los autores, implica que hay un período crítico en la infancia donde se establece un punto fijo para la conducta de ejercicio, Bluma Lesch, investigadora de epigenética en Universidad de Yale, que no participó en el estudio, le dice a The Scientist en un correo electrónico. Plantea la pregunta clave: ¿Alterar las marcas epigenéticas más adelante en la vida puede alterar el fenotipo conductual?

En el trabajo previo al estudio actual, Robert Waterland, que investiga la epigenética en el Baylor College of Medicine, y su El equipo había estado estudiando el balance energético, la proporción de calorías que un animal consume regularmente en comparación con la cantidad que quema regularmente en el desarrollo temprano. Para probar cómo la epigenética podría influir en este equilibrio, el equipo se centró en un subtipo particular de neuronas en el hipotálamo conocidas como neuronas AgRP que durante mucho tiempo se ha considerado que regulan la cantidad de alimentos que come un animal, gestionando así su equilibrio energético y con el tiempo. , su probabilidad de experimentar obesidad.

Para probar los efectos de la metilación del ADN en las neuronas AgRP, los investigadores eliminaron la expresión de Dnmt3a, un gen que controla la metilación del ADN en las neuronas AgRP en ratones lactantes. Los científicos esperaban que la interrupción de la metilación del ADN en estas neuronas haría que los ratones knockout comieran más y acumularan más grasa corporal que los ratones de tipo salvaje. Pero este no fue el caso, los ratones knockout eran solo un poco más pesados que los ratones de tipo salvaje.

Si buscas en los libros de texto sobre la regulación del balance energético, hablarán sobre las neuronas AgRP y su papel clásico en la regulación de la ingesta de alimentos, dice Waterland. Y sin embargo, no vimos eso. No vimos eso en absoluto.

[S]implica que hay un período crítico en la infancia donde se establece un punto fijo para el comportamiento de ejercicio.

Bluma Lesch , Universidad de Yale

Así que lo intentaron de nuevo. Esta vez, eliminaron el mismo gen de la misma manera en el mismo punto del desarrollo. Alimentaron a los ratones con las mismas dietas. Pero ahora les dieron a los animales acceso a una rueda para correr durante ocho semanas. Ahí es donde vimos la diferencia más profunda, dice Waterland. En comparación con los ratones de tipo salvaje que corren unos seis kilómetros por noche, estos ratones knockout solo corren la mitad de esa distancia.

Mientras que todos los ratones perdieron algo de grasa corporal después de tener acceso a las ruedas, los ratones que corrieron más perdidos que sus homólogos más sedentarios.

El equipo también notó algunos de los cambios moleculares que observaron, como un aumento en la expresión de otro gen, Bmp7,  que, entre otras cosas, interviene en la formación de tejido graso, en los ratones knockout. Como es común en los estudios de epigenética in vivo, el vínculo exacto entre los cambios epigenéticos observados y el fenotipo conductual es algo confuso, dice Lesch. El estudio muestra que hay cambios epigenéticos extensos, cambios extensos en la expresión génica y efectos claros en el comportamiento, pero no está claro cómo se relacionan exactamente estos tres efectos a nivel molecular.

Además de aclarar los mecanismos subyacentes las diferencias en los niveles de actividad, el próximo paso obvio, según Waterland, es ver qué significan los resultados para los humanos. Gran parte de la regulación epigenética que se produce en el hipotálamo del ratón se establece durante el llamado período de lactancia, los primeros 21 días después de su nacimiento. Y ese es el proceso en el que interferimos, dice. Pero en humanos, el momento puede ser diferente.

La demostración general. . . es realmente convincente y plantea una serie de preguntas intrigantes, Richard Hunter, quien estudia neuroepigenética en la Universidad de Massachusetts y no participó en el estudio, le dice a The Scientist en un correo electrónico. Vale la pena señalar que el punto de tiempo de desarrollo [los científicos] están buscando superposiciones exactamente con el desarrollo de las conexiones neuronales en el hipotálamo que influyen en la motivación, lo que sugiere que vale la pena explorar una posible conexión de desarrollo entre la motivación y el ejercicio.

H. MacKay et al., La metilación del ADN en las neuronas AgRP regula el comportamiento del ejercicio voluntario en ratones, Nat Comm,  doi:10.1038/s41467-019-13339-3, 2019.</p

Emma Yasinski es una reportera independiente que vive en Florida. Síguela en Twitter @EmmaYas24.