Las experiencias tempranas de la vida influyen en el ADN del cerebro adulto

Las experiencias tempranas de la vida influyen en el ADN del cerebro adulto

Científicos de Salk descubren cómo el comportamiento materno cambia las células cerebrales en ratones

LA JOLLA—En la eterna cuestión de la naturaleza frente a la crianza, un nuevo estudio sugiere una intrigante conexión entre los dos. Los científicos del Instituto Salk informan en la revista Ciencia: que el tipo de crianza que un ratón hembra proporciona a sus cachorros en realidad cambia su ADN. El trabajo respalda los estudios sobre cómo los entornos infantiles afectan el desarrollo del cerebro en los humanos y podría proporcionar información sobre trastornos neuropsiquiátricos como depresión y esquizofrenia.

“Nos enseñan que nuestro ADN es algo estable e inmutable que nos hace quienes somos, pero en realidad es mucho más dinámico”, dice Calibrador oxidado, profesor en el Laboratorio de Genética de Salk. “Resulta que hay genes en tus células que son capaces de copiarse a sí mismos y moverse, lo que significa que, de alguna manera, tu ADN cambia”.

Durante al menos una década, los científicos han sabido que la mayoría de las células del cerebro de los mamíferos experimentan cambios en su ADN que hacen que cada neurona, por ejemplo, sea ligeramente diferente de su vecina. Algunos de estos cambios son causados ​​por genes "saltantes", conocidos oficialmente como elementos nucleares intercalados largos (LINE), que se mueven de un punto del genoma a otro. En 2005, el laboratorio de Gage descubrió que un gen saltador llamado L1, que ya se sabía que se copiaba y se pegaba en nuevos lugares del genoma, podía saltar en el desarrollo de células cerebrales neuronales.

El equipo había planteado la hipótesis de que tales cambios crean una diversidad potencialmente útil entre las células cerebrales, ajustan la función, pero también podrían contribuir a las condiciones neuropsiquiátricas.

“Si bien sabemos desde hace un tiempo que las células pueden adquirir cambios en su ADN, se ha especulado que tal vez no sea un proceso aleatorio”, dice Tracy Bedrosian, exinvestigadora asociada de Salk y primera autora del estudio. “Tal vez hay factores en el cerebro o en el entorno que hacen que los cambios sucedan con mayor o menor frecuencia”.

Para averiguarlo, Gage, Bedrosian y sus colegas comenzaron observando las variaciones naturales en el cuidado materno entre los ratones y sus crías. Luego observaron el ADN del hipocampo de la descendencia, que está involucrado en la emoción, la memoria y algunas funciones involuntarias. El equipo descubrió una correlación entre el cuidado materno y el número de copias de L1: los ratones con madres atentas tenían menos copias del gen saltador L1, y aquellos con madres negligentes tenían más copias de L1 y, por lo tanto, más diversidad genética en sus cerebros.

Para asegurarse de que la diferencia no fuera una coincidencia, el equipo realizó una serie de experimentos de control, incluida la verificación del ADN de ambos padres de cada camada para asegurarse de que la descendencia no solo heredara su número de L1 de un padre, también como verificar que el ADN extra era en realidad ADN genómico y no material genético extraviado del exterior del núcleo celular. Por último, cruzaron crías, de modo que los ratones nacidos de madres negligentes fueron criados por madres atentas, y viceversa. Los resultados iniciales de la correlación entre los números de L1 y el estilo de crianza se mantuvieron: los ratones nacidos de madres negligentes pero criados por madres atentas tenían menos copias de L1 que los ratones nacidos de madres atentas pero criados por madres negligentes.

Los investigadores plantearon la hipótesis de que los hijos cuyas madres eran negligentes estaban más estresados ​​y que, de alguna manera, esto estaba causando que los genes se copiaran y se movieran con más frecuencia. Curiosamente, no hubo una correlación similar entre el cuidado materno y la cantidad de otros genes de salto conocidos, lo que sugirió un papel único para L1. Entonces, a continuación, el equipo analizó la metilación, el patrón de marcas químicas en el ADN que indica si los genes deben o no copiarse y eso puede verse influenciado por factores ambientales. En este caso, la metilación de los otros genes de salto conocidos fue consistente para todos los descendientes. Pero fue una historia diferente con L1: los ratones con madres negligentes tenían notablemente menos genes L1 metilados que aquellos con madres atentas, lo que sugiere que la metilación es el mecanismo responsable de la movilidad del gen L1.

"Este hallazgo concuerda con los estudios de negligencia infantil que también muestran patrones alterados de metilación del ADN para otros genes", dice Gage, quien ocupa la Cátedra Vi y John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad. “Eso es algo esperanzador, porque una vez que entiendes un mecanismo, puedes comenzar a desarrollar estrategias para la intervención”

Los investigadores enfatizan que en este momento no está claro si hay consecuencias funcionales del aumento de elementos L1. El trabajo futuro examinará si el desempeño de los ratones en las pruebas cognitivas, como recordar qué camino en un laberinto conduce a una golosina, se puede correlacionar con la cantidad de genes L1.

Otros autores incluyeron a Carolina Quayle y Nicole Novaresi de Salk.

El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud (R01 MH095741, U01 MH106882 y F32 MH102983), G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust grant #2012-PG- MED00, la Fundación Engman, la Fundación JPB, Annette C. Merle-Smith y un Premio al Investigador Joven de NARSAD.