España – Un nuevo estudio del ICM demuestra que la estimulación del sistema inmunitario durante los primeros estadios de desarrollo de los peces puede desencadenar modificaciones epigenéticas que dan lugar a cambios en el fenotipo sexual.
La epigenética estudia cómo el ambiente y la historia del individuo influyen en la expresión de los genes, el fenotipo y, más exactamente, en la transmisión de los caracteres adquiridos de una generación a otra. En peces, el fenotipo sexual, es decir, el sexo (ovario o testículo) de un individuo, depende tanto del genotipo como los factores ambientales donde viven.
Ahora, un estudio del Institut de Ciències del Mar (ICM) de Barcelona publicado recientemente en la revista especializada Developmental & Comparative Immunology ha demostrado que, en el caso de los peces, la estimulación del sistema inmunitario puede desencadenar modificaciones epigenéticas y, en concreto, modificaciones del fenotipo sexual, lo que podría tener implicaciones importantes en la producción acuícola.
Estos cambios se refieren a variaciones en los niveles de metilación -unión de un grupo metilo (-CH3) a una base nitrogenada- del DNA. Hay indicios de que los cambios de metilación se localizan en regiones que parecen ser independientes del sexo con el objetivo de proteger el genoma de las células ante el posible ataque de bacterias.
Para la elaboración del estudio, las autoras inmunoestimularon, durante el proceso de diferenciación sexual, un grupo de peces cebra (Danio rerio) -especie modelo en la investigación científica- con la pared de una bacteria (Aeromonas hydrophila) que se encuentra habitualmente en las granjas de cultivo acuícola y que se puede usar para potenciar en peces la respuesta inmunitaria de algunas vacunas.
Gracias a ello, se dieron cuenta de que pasadas tres horas desde la inmuno-estimulación, se producían cambios en los niveles de metilación del DNA en genes de la respuesta innata de los peces, es decir, la primera respuesta del sistema inmunitario que conlleva una inflamación, pero no todavía la síntesis de anticuerpos.
La entrada de la pared de la bacteria se produjo a través de las branquias y fue reclutada en el pronefros, un órgano embrionario de las larvas que da lugar al riñón anterior y es conocido como el órgano inmunológico por excelencia de los peces. Según las investigadoras, cuando las paredes de la bacteria llegan al pronefros se inicia su proceso de degradación por parte de los macrófagos y otras células del sistema inmunitario responsables de la respuesta de activación innata.
«Este estudio nos ha permitido demostrar que una inmunoestimulación durante la diferenciación sexual del pez cebra es, por una parte, responsable de cambiar los niveles de metilación del DNA y, por otra, capaz de aumentar el número de hembras», expone Laia Ribas, investigadora del ICM y responsable del estudio. En este sentido, la experta añade que «esto podría tener aplicaciones importantes en el campo de la acuicultura, ya que podría permitir aumentar la producción y conocer mejor las alteraciones de la metilación y sus consecuencias en el fenotipo sexual».
Otra de las conclusiones principales del estudio es que los cambios del fenotipo sexual dependen de la concentración, de la cepa bacteriana y del tiempo y la frecuencia de exposición a las moléculas inmunoestimulantes, ya que, por ejemplo, se ha demostrado que dosis muy bajas o muy altas de pared de las Aeromonas hydrophila no han podido incrementar el número final de hembras los peces. Además, en exposiciones cortas tampoco se han observado cambios en el fenotipo sexual.
De cara a futuras investigaciones, las investigadoras tienen previsto centrarse en otras especies de peces de interés comercial, como es el caso de la lubina (Dicentrarchus labrax). «La idea es ver no sólo cambios de sexo, sino también si los cambios epigenéticos dados en las etapas iniciales del desarrollo que pueden afectar, entre otros, la calidad reproductiva de los adultos», concluye Ribas.
Referencia:
Moraleda-Prados, J., Caballero-Huertas, M., Valdivieso, A., Joly, S., Ji, J., Roher, N., & Ribas, L. (2020). Epigenetic differences in the innate response after immune stimulation during zebrafish sex differentiation. Developmental & Comparative Immunology, 103848. https://doi.org/10.1016/j.dci.2020.103848
Fuente: Institut de Ciències del Mar (CSIC)
