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Papel de la epigenética en la nutrición y medicina de precisión para el tratamiento y prevención de la obesidad

Role of epigenetics in nutrition and precision medicine for the treatment and prevention of obesity

– Autores:

Ana B. Crujeiras
Grupo de Epigenómica en Endocrinología y Nutrición. Unidad de Epigenómica. Instituto de Investigación Sanitaria de
Santiago (IDIS). Complejo Hospitalario Universitario de Santiago (CHUS/SERGAS). Santiago de Compostela. España.
CIBER Fisiopatología de la Obesidad y Nutrición. Madrid. España

Resumen
El desarrollo de obesidad está condicionado en mayor medida por factores ambientales, además de los factores genéticos. Los factores ambientales y de estilo de vida pueden contribuir a los trastornos metabólicos mediante la desregulación de la maquinaria epigenética que a su vez interacciona con el perfil genético de cada individuo. La alteración de los mecanismos epigenéticos modifica la actividad de genes relacionados con el metabolismo, desencadenando trastornos metabólicos como la obesidad, la diabetes mellitus y el síndrome metabólico. Existen varios mecanismos epigenéticos, entre los que se encuentran la modificación postraduccional de las histonas, los ARN no codificantes y la metilación del ADN, siendo esta última la más abundante en el organismo y la más estudiada. Estas modificaciones epigenéticas pueden utilizarse como biomarcadores clínicos de enfermedades metabólicas en el contexto de la medicina o nutrición personalizada y de precisión. Las muestras pueden obtenerse de fluidos corporales de los pacientes, como sangre u orina, y de biopsias de tejido adiposo. Los biomarcadores epigenéticos podrían analizarse mediante estudios de epigenoma completo con microchips o utilizando métodos de secuenciación en genes candidatos. Las modificaciones epigenéticas pueden revertirse mediante alimentos funcionales, patrones de alimentación o actividad física o fármacos epigenéticos, que podrían restablecer el estado metabólico correcto de los genes en pacientes con obesidad y sus enfermedades asociadas. En conjunto, las evidencias científicas hasta el momento revelan que los cambios epigenéticos asociados a la obesidad y sus comorbilidades asociadas, aportarán nuevos conocimientos sobre los procesos fisiopatológicos de estas enfermedades y, por tanto, nos ayudarán a desarrollar mejores estrategias de prevención, diagnóstico y tratamiento. En esta revisión se expone la evidencia científica sobre la implicación de la regulación epigenética en el campo de la obesidad, con un especial énfasis en las marcas de metilación del ADN y su utilidad como biomarcadores y dianas terapéuticas en el manejo personalizado y de precisión de esta patología y sus enfermedades asociadas como la diabetes, enfermedad cardiovascular y varios tipos de cáncer.

Palabras clave
Epigenética, metilación, biomarcadores, diana terapéutica, obesidad, tejido adiposo, nutrición, nutriepigenética, farmacoepigenética, medicina personalizada.

Abstract
The development of obesity is conditioned to a greater extent by environmental factors, in addition to genetic factors. Environmental and lifestyle factors can contribute to metabolic disorders through dysregulation of the epigenetic machinery, which in turn interacts with the genetic profile of each individual. Alteration of epigenetic mechanisms modifies the activity of genes related to metabolism, triggering metabolic disorders such as obesity, diabetes mellitus and metabolic syndrome. There are several epigenetic mechanisms including post-translational modification of histones, non-coding RNAs and DNA methylation, the latter being the most abundant in the organism and the most studied. These epigenetic modifications can be used as clinical biomarkers of metabolic diseases in the context of personalized and precision medicine or nutrition. Samples can be obtained from patients’ body fluids, such as blood or urine, and from adipose tissue biopsies. Epigenetic biomarkers could be analyzed by whole epigenome studies with microarrays or using sequencing methods on candidate genes. Epigenetic modifications can be reversed by means of functional foods, dietary patterns or physical activity or epigenetic drugs, which could restore the correct metabolic state of the genes in patients with obesity and its associated diseases. Taken together, the scientific evidence so far reveals that the epigenetic changes associated with obesity and its associated comorbidities will provide new insights into the pathophysiological processes of these diseases and, therefore, will help us to develop better strategies for prevention, diagnosis, and treatment. This review presents the scientific evidence on the implication of epigenetic regulation in the field of obesity, with special emphasis on DNA methylation marks and their usefulness as biomarkers and therapeutic targets in the personalized and precision management of this pathology and its associated diseases such as diabetes, cardiovascular disease, and several types of cancer.

Key words
Epigenetics, methylation, biomarkers, therapeutic target, obesity, adipose tissue, nutrition, nutriepigenetics, pharmacoepigenetics, personalized medicine

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