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Diferencias en la actividad de miles de genes modelan de forma estacional el sistema inmune

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Un trabajo de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, muestra que la actividad de una elevada proporción de nuestros genes, casi la cuarta parte, difiere según la época del año, creando una variación estacional en el sistema inmune que podría explicar por qué algunas enfermedades como la esclerosis múltiple, la artritis reumatoide, desórdenes psiquiátricos o enfermedades cardiovasculares se ven agravadas en invierno.

Partiendo de la existencia de procesos biológicos con variación estacional en humanos, el objetivo de los investigadores, liderados por John Todd, director del Laboratorio de Diabetes e Inflamación del JDRF/Wellcome Trust, era evaluar cómo impactan las estaciones a nivel molecular. Inicialmente, el equipo evaluó los niveles de expresión génica de 17 genes implicados en los ritmos circadianos, en las células sanguíneas de personas procedentes de poblaciones de diferente etnia o localización geográfica. En esta aproximación inicial, lo que encontraron fue que más de la mitad de los genes circadianos analizados mostraba cambios de expresión según la época del año. Al ampliar el número de genes al total de los incluidos en el genoma, los investigadores encontraron que cerca del 23% muestran cambios estacionales, aumentando la actividad de aproximadamente la mitad de ellos en invierno y la mitad en verano. Sorprendentemente, las diferentes poblaciones analizadas, que incluyen individuos de Reino Unido, EE.UU., Australia y Gambia mostraron patrones de variación diferentes. Por ejemplo, el patrón de expresión en las poblaciones del hemisferio sur era el opuesto al de las poblaciones del hemisferio norte. El caso más particular se encontró en Islandia, donde el patrón estacional de actividad génica es menos pronunciado que en las otras poblaciones, lo que hace pensar a los investigadores que su cercanía a los polos y los ciclos de casi 24 horas de luz en verano y de oscuridad en invierno pueden también influir en la expresión de los genes sujetos a regulación estacional.

Los cambios de expresión observados en las muestras extraídas de la sangre parecen estar dirigidos por los cambios anuales que se producen en la composición celular de la sangre. Pero los resultados no se limitan a esta población celular, ya que los investigadores encontraron también cambios estacionales en el tejido adiposo subcutáneo, indicando que la influencia estacional afecta a diferentes tejidos. Por último, en paralelo al análisis de expresión, los investigadores evaluaron cómo se modifica la función inmunológica a lo largo del año, encontrando una correlación entre estas variaciones y múltiples fenotipos relacionados con la salud.

“Sabemos que los humanos se adaptan a los ambientes cambiantes,” comenta Chris Wallace, uno de los autores del trabajo. “Nuestro artículo sugiere que los sistemas inmunes se adaptan para mostrar diferente variación estacional en las regiones ecuatoriales con menos estaciones en comparación con las regiones a mayores y menores latitudes, que presentan diferencias más pronunciadas entre el invierno y otras estaciones.”

El trabajo es el primero en abordar la variabilidad observada en el sistema inmune a lo largo de las estaciones desde un punto de vista molecular y todo indica que los cambios de expresión génica observados a nivel estacional influyen en la respuesta inmune. De hecho, el aumento de expresión de diversos genes proinflamatorios en invierno sugiere que el sistema inmune es más proclive a la inflamación en Europa durante el invierno en el hemisferio norte. Entre las aplicaciones a largo plazo de estas conclusiones destaca la posible adaptación de los tratamientos a las estaciones, de igual forma que se está estudiando respecto a los ritmos circadianos relacionados con el ciclo diario.

De momento, las causas de la variación estacional quedan todavía por determinar. No obstante los investigadores apuntan a las horas de luz y la temperatura ambiente como marcas ambientales para coordinar el proceso.

“Es un descubrimiento realmente sorprendente – y fortuito- en tanto relaciona cómo identificamos y caracterizamos los efectos de los genes de susceptibilidad para la diabetes de tipo 1,” manifiesta John Todd. “De alguna manera, es obvio – ayuda a explicar por qué tantas enfermedades desde las coronarias a las mentales, son peores durante los meses de invierno – pero nadie había apreciado la extensión a la que esto ocurría.” El investigador concluye resaltando que las implicaciones para el tratamiento de enfermedades como la diabetes de tipo 1 o incluso sobre la planificación de los estudios de investigación (especialmente los de expresión) podrían ser muy profundas.

Referencia: Dopico XC, et al. Widespread seasonal gene expression reveals annual differences in human immunity and physiology. Nat Commun. 2015 May 12;6:7000. doi: 10.1038/ncomms8000.

Fuente: http://www.cam.ac.uk/research/news/seasonal-immunity-activity-of-thousands-of-genes-differs-from-winter-to-summer

Cuatro estaciones. Imagen: Masakazu Matsumoto (CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Cuatro estaciones. Imagen: Masakazu Matsumoto (CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

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