El medio ambiente que vivieron madres y abuelas determina la salud de hijas y nietas

Las conexiones fisiológicas y epigenéticas entre generaciones hacen compartir el medio ambiente entre antepasados y descendientes

Pensamos que la salud de los ecosistemas afecta solo a tiempo real, en el presente. Pero además del legado ambiental de unos ecosistemas rotos o íntegros que podamos pasar a nuestros descendientes, hay dos conexiones mucho más íntimas entre las generaciones. En primer lugar la fisiología de la madre (y también del padre) en el momento de concebir y durante todo el embarazo. El estado de salud de los progenitores durante el desarrollo fetal deja una impronta en el feto. Pero hay más. Y tenemos que introducir un término que cada vez oiremos más: la epigenética, los cambios en la función de los genes que son hereditarios y que no se deben a alteraciones de la secuencia de ADN.

En concreto hablamos de la epigenética transgeneracional, algo que se apoya en una memoria epigenética que se transmite a la descendencia a través de los óvulos y del esperma. Esta memoria epigenética puede explicar cómo la salud y el desarrollo de una persona pueden verse influidos por la salud de sus padres y madres, y también abuelos y abuelas. Y como el medio ambiente determina la salud de las personas, el medio ambiente de abuelos y padres influye en la salud de hijos y nietos.

«Las conexiones fisiológicas y epigenéticas entre generaciones hacen compartir el medio ambiente entre antepasados y descendientes». Edición e IA prompting: Marc Almeida

Los impactos ambientales sufridos por la madre pasan al feto

Se trata del caso más fácil de entender, el de una madre que en el momento de quedarse embarazada y a lo largo de su gestación transfiere al feto información y moléculas a través de la placenta. El concepto de los Orígenes del Desarrollo de la Salud y la Enfermedad (DOHaD) postula que las exposiciones en el útero influyen en la programación fetal y en la salud en etapas posteriores de la vida. A lo largo del embarazo, la placenta desempeña un papel fundamental en la programación fetal; regula el entorno intrauterino y actúa como guardiana del intercambio de nutrientes y desechos entre la madre y el feto.

La exposición materna a la contaminación atmosférica, incluidos los metales pesados, puede llegar a la placenta, del mismo modo que el alcohol o partículas de contaminación, donde alteran los patrones de metilación del ADN (epigenética en acción). Estos cambios en el ADN materno provocan cambios en la función placentaria y la reprogramación fetal. La exposición prenatal a la contaminación atmosférica y a metales pesados se asoció con una alteración de la metilación del ADN placentario en las regiones globales y promotoras de genes implicados en procesos biológicos como el metabolismo energético, el ritmo circadiano, la reparación del ADN, la inflamación, la diferenciación celular y el desarrollo de órganos.

La metilación placentaria alterada de estos genes se asoció con resultados adversos en el nacimiento, como bajo peso al nacer y un perímetro cefálico pequeño. Los bebés nacidos con patrones alterados de metilación del ADN en la placenta estaban predispuestos a desarrollar anomalías neuroconductuales, cáncer y dermatitis atópica. Esto pone de relieve la importancia de políticas medioambientales y de salud pública más eficaces y estrictas para reducir la contaminación atmosférica y proteger la salud humana antes de nacer, cuando aún estamos en el seno materno.

«Los impactos ambientales sufridos por la madre pasan al feto». Edición e IA prompting: Marc Almeida

La leche materna protege al bebé de la contaminación

La contaminación atmosférica es un grave problema social, económico y sanitario en todo el mundo. Los niños son especialmente susceptibles a los efectos negativos de la contaminación atmosférica debido a su inmadurez y a su intenso crecimiento y desarrollo. La lactancia materna tiene un efecto protector sobre los resultados adversos de la exposición a la contaminación atmosférica en los sistemas respiratorio (infecciones, función pulmonar, síntomas de asma) e inmunitario (alérgias), nervioso y cardiovascular) así como en la mortalidad de menores de cinco años tanto en países en vías de desarrollo como desarrollados.

Hay varios mecanismos posibles del efecto protector de la lactancia materna, incluida la influencia beneficiosa de la lactancia materna en los sistemas inmunitario, respiratorio y nervioso, que están relacionados con las propiedades inmunomoduladoras, antiinflamatorias, antioxidantes y neuroprotectoras de la leche materna. Los componentes de la leche materna responsables de su efecto protector frente a la exposición a los contaminantes atmosféricos parecen ser los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC PUFA), las vitaminas antioxidantes, los carotenoides, los flavonoides, las inmunoglobinas y las citoquinas, algunas de cuyas concentraciones dependen de la dieta, de la salud y del medio ambiente en el que vive la madre.

La exposición materna a la contaminación atmosférica está relacionada con un aumento de las concentraciones de contaminantes en la leche materna (por ejemplo, hidrocarburos aromáticos policíclicos [HAP] o metales pesados en las partículas [PM]). Los estudios medioambientales han confirmado que los efectos protectores de la leche materna superan su potencial riesgo para la salud del lactante. Debe animarse y apoyarse a las madres para que amamanten a sus hijos debido a sus beneficios únicos para la salud, así como a su limitada huella ecológica, que se asocia a una menor producción de residuos y emisión de contaminantes.

«La leche materna protege al bebé de la contaminación». Edición e IA prompting: Marc Almeida

No todos son bondades con la leche materna: también transfiere la contaminación

La leche materna es un alimento saludable y completo que fortalece el sistema inmune del bebé. Pero también transmite parte de los problemas de salud de la madre, en concreto algunos de los inducidos por distintas formas de contaminación. 23 estudios de los niveles de metales tóxicos en muestras de leche materna iraní revelaron concentraciones medias (en µg/L) de Pb (plomo), Cd (cadmio), Hg (mercurio) y As (arsénico) de 25,6, 2,4, 1,3 y 1,2, respectivamente. La concentración de Hg y Pb en la leche de calostro era más de dos veces superior a la de la leche madura.

La concentración media de Hg en la leche materna de madres con al menos un empaste (diente relleno de amalgama, mezcla de mercurio, plata, cobre, estaño y zinc) era aproximadamente tres veces superior a la de madres sin empastes. La ingesta de Pb y Hg por los lactantes a través de la lactancia materna puede considerarse un problema de salud en países como Irán. Es importante reducir la exposición al Pb de las mujeres embarazadas y lactantes en general. Los beneficios de la lactancia materna compensan la baja prevalencia de contaminantes, pero las madres lactantes deben maximizar su protección ante la contaminación.

«No todos son bondades con la leche materna: también transfiere la contaminación». Edición e IA prompting: Marc Almeida

Disruptores endocrinos, neurotóxicos y alteradores de la microbiota en la leche materna apuntan la importancia del medio ambiente de la madre

La lactancia materna es una de las formas más eficaces de garantizar la salud y la supervivencia de los niños, con diversos beneficios tanto para los lactantes como para sus madres. Sin embargo, la leche materna puede contener contaminantes ambientales con capacidad de alteración endocrina, neurotoxicidad y potencial para alterar la microbiota.

El seguimiento de la leche materna proporciona información sobre la exposición química actual de los lactantes amamantados y, además, sobre la exposición actual e histórica de las madres lactantes. Las sustancias químicas más estudiadas son DDT, DDE, hexaclorobenceno, PCB, sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) y por supuesto el bisfenol A entre otros muchos elementos tóxicos. Se encontraron trazas de la mayoría de estas sustancias químicas en la leche materna de las madres españolas. Se observó una correlación entre los niveles de algunos contaminantes orgánicos persistentes (COP) y las características maternas (edad e índice de masa corporal), mientras que el tabaquismo se asoció a concentraciones más elevadas de algunos elementos tóxicos.

La leche materna de madres con bajos ingresos mostró un mayor contenido de DDT y DDE que la de madres con altos ingresos. Aunque la lactancia materna es claramente beneficiosa para los bebés, no debe ignorarse la exposición a esta mezcla de sustancias peligrosas, así como su interacción y efectos combinados.

«Disruptores endocrinos, neurotóxicos y alteradores de la microbiota en la leche materna apuntan la importancia del medio ambiente de la madre». Edición e IA prompting: Marc Almeida

La epigenética conecta tres generaciones y puede acelerar la adaptación local

La maquinaria celular que regula la expresión génica puede autopropagarse a través de los ciclos de división celular tanto a lo largo de la vida de un individuo como entre generaciones. Esto hace que los estados de expresión génica y sus fenotipos asociados sean heredables, independientemente de que haya cambios genéticos. Estos estados fenotípicos, a su vez, pueden ser objeto de selección e influir en la adaptación evolutiva. La expresión genética heredable (la memoria epigenética) puede facilitar el proceso de adaptación mediante el aumento de la supervivencia en un entorno nuevo y la ampliación del tamaño de las dianas mutacionales beneficiosas.

Además, el control epigenético de la expresión génica permite el cambio aleatorio entre distintos fenotipos en las poblaciones, lo que puede facilitar la adaptación en entornos que fluctúan con rapidez. Los estudios ecológicos sobre la variación de los marcadores epigenéticos (por ejemplo, los patrones de metilación del ADN) en poblaciones salvajes muestran una contribución potencial de este modo de herencia a la adaptación local en la naturaleza. Sin embargo, sigue sin estar del todo claro la contribución adaptativa de la variación natural de los genes modificados por epigenética (epialelos) en comparación con la variación natural de los genes (alelos). Pero la respuesta epigenética es mucho más rápida, algo importante en un mundo cambiante.

«La epigenética conecta tres generaciones y puede acelerar la adaptación local». Edición e IA prompting: Marc Almeida

La epigenética puede trasladar o solucionar problemas de salud hasta al menos tres generaciones

Los experimentos con animales demuestran cómo una exposición en una generación puede reflejarse en generaciones posteriores. Paralelamente, los estudios observacionales en humanos han mostrado asociaciones entre la exposición de los abuelos y los padres al consumo de cigarrillos o la nutrición y el crecimiento y la supervivencia del nieto. Se ha planteado la hipótesis de que los efectos de los contaminantes sobre los fenotipos pueden transmitirse a las generaciones posteriores a través de la herencia epigenética, afectando a las poblaciones mucho tiempo después de la eliminación de un contaminante. Pero aún hay pocas pruebas de que los contaminantes comunes puedan inducir efectos epigenéticos persistentes.

Se ha visto que dosis bajas de ciertos contaminantes inducen diferencias en la metilación de la citosina (uno de los cinco componentes de las secuencias de ADN) en el crustáceo de agua dulce Daphnia pulex. Aunque algunos cambios directos en la metilación sólo estaban presentes en las poblaciones expuestas de forma continua, otros estaban presentes tanto en los tratamientos expuestos de forma continua como en los cambiados a agua limpia, lo que sugiere que estas modificaciones habían persistido durante 7 meses (lo que equivale a 15 generaciones de Daphnia). La presencia de modificaciones que sólo estaban presentes en las poblaciones de agua limpia indica un legado a largo plazo de la exposición a contaminantes. Se ha visto que dosis subletales de los contaminantes generan efectos en las historias vitales durante al menos tres generaciones tras la eliminación del contaminante. Incluso dosis bajas de contaminantes pueden inducir efectos epigenéticos transgeneracionales que se transmiten de forma estable durante muchas generaciones. Es probable que los efectos persistentes influyan en el desarrollo fenotípico, lo que podría contribuir a la rápida adaptación (o a la extinción si los efectos son negativos), de poblaciones enfrentadas a estreses antropogénicos.

«La epigenética puede trasladar o solucionar problemas de salud hasta al menos tres generaciones». Edición e IA prompting: Marc Almeida

El exposoma y el legado de impactos en nuestra salud por sustancias tóxicas

A pesar de las numerosas pruebas que demuestran que la exposición a sustancias químicas específicas puede provocar enfermedades, los enfoques de investigación y las políticas reguladoras actuales no abordan la complejidad química de nuestro mundo. Para proteger a las generaciones actuales y futuras del creciente número de sustancias químicas que contaminan nuestro medio ambiente, se necesita un enfoque sistemático. El concepto de "exposoma" pretende captar la diversidad y variedad de exposiciones a sustancias químicas sintéticas, componentes de la dieta, factores de estrés psicosocial y factores físicos, así como sus correspondientes respuestas biológicas.

Los avances tecnológicos, como la espectrometría de masas de alta resolución y la ciencia de redes, nos han permitido dar los primeros pasos hacia una evaluación exhaustiva del exposoma. Dado el creciente reconocimiento del papel dominante que desempeñan los factores no genéticos en la enfermedad, se justifica un esfuerzo por caracterizar el exposoma a una escala comparable a la del genoma humano. El concepto de exposoma es clave para abordar el concepto integrador de One Health (Una Salud).

«El exposoma y el legado de impactos en nuestra salud por sustancias tóxicas». Edición e IA prompting: Marc Almeida

El exposoma y las sustancias tóxicas que afectaron a nuestros padres y abuelos

El exposoma transgeneracional resume la idea de que las múltiples sustancias tóxicas que afectan a unas generaciones tienen un efecto en los hijos y hasta en los nietos de quienes sufrieron la exposición. Golding y colaboradores (2019 Frontiers in Genetics) encontraron fuertes asociaciones entre el hecho de que el padre empezara a fumar cigarrillos regularmente antes de los 11 años y el aumento de la masa grasa en sus hijos adultos. Esta asociación fue más fuerte en la descendencia masculina. Además, cuando la abuela paterna había fumado durante el embarazo, sus nietas adultas, pero no sus nietos, tenían una masa grasa media elevada.

La técnica del exposoma identificó otros factores que se asociaban de forma independiente con la masa grasa en adultos jóvenes. Éstos resultados permiten identificar factores de confusión que afectan a otros análisis más próximos. Pero también permiten identificar características epigenéticas que conducen a un aumento de la masa grasa en generaciones posteriores, y confirman las estrechas conexiones entre la salud de las distintas generaciones que están mediadas por la epigenética.

«El exposoma y las sustancias tóxicas que afectaron a nuestros padres y abuelos». Edición e IA prompting: Marc Almeida

Entender el impacto de los disruptores endocrinos se complica por los efectos a dosis bajas y transgeneracionales

El crecimiento exponencial de los vertidos contaminantes al medio ambiente debido al aumento de las actividades industriales y agrícolas es una amenaza creciente para la salud humana y una de las mayores preocupaciones para la salud ambiental a nivel mundial. Es evidente que numerosas sustancias químicas sintéticas, clasificadas como disruptores endocrinos (EDC del nombre en inglés), afectan a la salud no sólo del ganado y la fauna silvestre, sino también de los seres humanos. En los últimos años, la exposición humana a los EDC ambientales ha sido objeto de una mayor atención debido a su asociación con importantes alteraciones de la salud humana.

Los EDC tienen efectos nocivos sobre la salud reproductiva masculina y femenina, provocan diabetes, obesidad, trastornos metabólicos y de la homeostasis tiroidea y aumentan el riesgo de cánceres sensibles a las hormonas. Los efluentes de las alcantarillas son una fuente importante de varios EDC, que acaban llegando a grandes masas de agua y pueden contaminar el suministro de agua potable. Del mismo modo, los materiales de almacenamiento de agua, como los distintos tipos de plásticos, también liberan EDC en el agua potable.

Las aguas residuales domésticas que contienen ingredientes farmacéuticos, metales, pesticidas y aditivos de productos de cuidado personal también influyen en la actividad endocrina. Estos EDC actúan a través de diversos receptores mediante una serie de mecanismos conocidos y desconocidos, incluida la modificación epigenética. Se diferencian de las toxinas clásicas en varios aspectos, como el efecto a dosis bajas, la dosis no monotónica y los efectos transgeneracionales. Si los EDC son un mundo por investigar, sus efectos transgeneracionales se están recién ahora comenzando a estudiar y comprender.

«Entender el impacto de los disruptores endocrinos se complica por los efectos a dosis bajas y transgeneracionales». Edición e IA prompting: Marc Almeida

La epigenética podría ser clave para una civilización enfrentada a una rápida crisis ambiental

Como la leche materna, la epigenética trae riesgos, pero también información y funciones muy valiosas. La adaptación a las condiciones locales es muy lenta por la evolución neodarwiniana “clásica” que implica cambios en las frecuencias de las distintas formas de un gen determinado (variantes alélicas), muchas generaciones y una selección direccional que encauce las variaciones de la población. Sin embargo, la epigenética se adquiere durante la vida de un individuo y se puede pasar a los descendientes, lo cual permite sintonizar muy rápidamente nuestro fenotipo al ambiente.

No todas las modificaciones transgeneracionales desencadenadas por el rápido cambio climático, por ejemplo, aumentarán el fitness o la adecuación biológica de individuos, poblaciones y especies ya que las condiciones estresantes suelen desencadenar efectos negativos en esta adecuación y su transmisión a la descendencia puede eliminar o neutralizar los beneficios de la respuesta rápida de los progenitores.

Las respuestas epigenéticas y otros efectos transgeneracionales desempeñarán sin duda un papel importante en la adaptación al cambio climático y a otras alteraciones humanas de la biosfera, pero hace falta más investigación para comprobar su valor real en comparación con los cambios codificados en el ADN, es decir, por la herencia y la evolución “clásica”.

«La epigenética podría ser clave para una civilización enfrentada a una rápida crisis ambiental». Edición e IA prompting: Marc Almeida