La mutación genética que permite a los quechuas vivir a 4.000 metros de altura
Una mutación que ya había sido identificada en pobladores del Tíbet, en China, permite a las personas que viven por encima de los 4.000 metros en los Andes evitar la enfermedad crónica de altura.
Pablo Corso*
Los pobladores quechuas andinos —al igual que los habitantes del Tíbet— han desarrollado adaptaciones genéticas a la vida en altura de modo independiente.
Los primeros son portadores de una modificación del gen EPAS1 (asociado con concentraciones más bajas de hemoglobina, la proteína que transporta oxígeno en los glóbulos rojos), que no está presente en los tibetanos, de acuerdo a un estudio publicado en la revista Science Advances.
Este hallazgo permite vislumbrar una ruta para prevenir o tratar la enfermedad crónica de altura, que suele aquejar a personas que viven a más de 2500 metros de altitud, y que tiene como síntomas al dolor de cabeza, dificultad respiratoria, disturbios del sueño, confusión, fatiga y –en sus fases más avanzadas– complicaciones cardíacas, ataques cerebrales, problemas en embarazos y en nacimientos.
Estudios previos sobre ratones, de hecho, habían confirmado que la variante del EPAS1 tiene efectos protectores contra la hipoxia (deficiencia de oxígeno) crónica, disminuyendo el riesgo de hipertensión pulmonar e hipertrofia cardíaca.
Historia de una mutación
En 2010, un equipo de investigadores —que incluía a la genetista Tatum Simonson (Universidad de California, San Diego), coautora del nuevo estudio— descubrió una variación que permitía a los tibetanos usar la hemoglobina de forma más eficiente, potenciando el oxígeno en su sangre. En el Tíbet, la altitud promedio es de 4000 m.s.n.m.
Ahora, su grupo de trabajo secuenció los genomas de 40 personas de ascendencia quechua en Cerro de Pasco (Perú), una ciudad minera a 4380 metros de altitud, y encontró que algunos de ellos presentan otra versión del mismo gen.
En diálogo telefónico con SciDev.Net, Francisco Villafuerte —coautor del estudio y coordinador del Laboratorio de Fisiología del Transporte de Oxígeno y Adaptación a la Altura en la Universidad Peruana Cayetano Heredia— explica que el gen EPAS1 codifica una proteína (HIF2a) que regula numerosos genes que responden a la hipoxia.
Los individuos que presentan esta variante, precisa, “tienen menores niveles de hematocrito y mayor saturación de oxígeno en la sangre, lo que también implica menos prevalencia de eritrocitosis excesiva” (demasiados glóbulos rojos), rasgo característico de la enfermedad crónica de altura.
En un correo electrónico a SciDev.Net, Simonson reconoce que las diferencias genéticas en el EPAS1 no la sorprendieron, dadas las historias poblacionales particulares de estos grupos, aunque sí que “ambos cambios adaptativos estuvieran ligados a la concentración de hemoglobina, a través de mecanismos que involucran al mismo gen”.
“Descubrir que esta variante adaptativa es modestamente frecuente en los habitantes de los Andes centrales del Perú explicaría en parte por qué en ellos encontramos más rasgos desadaptativos”, añade Villafuerte.
La prevalencia promedio de la eritrocitosis excesiva cerca de los 4000 metros de altura en los Andes es del 16 por ciento (varones) y 10 por ciento (mujeres), contra apenas 1 por ciento entre los tibetanos.
En otro giro sorprendente, el estudio encontró que la variante andina está presente en el celacanto, un pez de las profundidades del Océano Índico, donde el oxígeno también escasea.
“A pesar de que los humanos y los celacantos divergieron hace más de 400 millones de años, esta especie de peces con aletas lobuladas tiene el mismo residuo de arginina [aminoácido que forma las proteínas] que se codificó en los pobladores de las alturas andinas”, precisa el reporte.
Desafíos para el tratamiento
La antropóloga Cynthia Beall, que ha estudiado a las poblaciones sudamericanas de altura y no participó del trabajo, recuerda que “en todo el mundo, las personas se adaptan a situaciones de estrés ambiental, como las temperaturas extremas o las enfermedades infecciosas endémicas”.
Pero las cosas son algo diferentes en las grandes altitudes, donde “los nativos deben sumar el estrés severo de la hipoxia: en cada inhalación, disponen de muchas menos moléculas de oxígeno que lo usual”.
La alteración del EPAS1 no es la única respuesta a este desafío. Los tibetanos han desarrollado adaptaciones para aumentar el peso corporal y estimular la producción de nutrientes, mientras que los andinos presentan variantes genéticas asociadas al desarrollo muscular cardíaco (corazón más grande, por ejemplo).
Estas adaptaciones tienen beneficios, pero también costos, plantea Beall: “Los pobladores de altura de los Andes (quechuas, aymaras y collas) se han adaptado con concentraciones de hemoglobina elevadas, que aumentan el oxígeno que se transporta en la sangre. Algunos la sobreproducen, lo que hace que su sangre se vuelva espesa de glóbulos rojos, y resulten vulnerables a la enfermedad crónica de altura”.
Sin ignorar esta dinámica, el reporte de Science Advances sugiere algunas vías para superarla.
“Cuando una variante genética muestra una señal selectiva en una población de altitud elevada”, coincide la coautora Erica Heinrich, “puede ayudar a guiar el desarrollo de enfoques terapéuticos para tratar las patologías relacionadas, porque la evolución nos está señalando los factores más importantes para regular las respuestas protectoras”.
Esas respuestas podrían extenderse al tratamiento de otras situaciones con baja disponibilidad de oxígeno, como cuadros pulmonares y cardíacos, o afecciones como la apnea del sueño.
En esa línea, las aplicaciones de medicina personalizada asoman como una alternativa prometedora. “Las respuestas a la baja de oxígeno varían de forma individual”, ratifica Simonson. “Cuanto más sepamos sobre las secuencias específicas subyacentes a estas variaciones, mejor podremos predecir, diagnosticar, prevenir y tratar a una persona susceptible de sufrir estas enfermedades”, concluye.
*Este artículo fue producido por la edición de América Latina y el Caribe de SciDev.Net y publicado originalmente en su portal web.
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Los pobladores quechuas andinos —al igual que los habitantes del Tíbet— han desarrollado adaptaciones genéticas a la vida en altura de modo independiente.
Los primeros son portadores de una modificación del gen EPAS1 (asociado con concentraciones más bajas de hemoglobina, la proteína que transporta oxígeno en los glóbulos rojos), que no está presente en los tibetanos, de acuerdo a un estudio publicado en la revista Science Advances.
Este hallazgo permite vislumbrar una ruta para prevenir o tratar la enfermedad crónica de altura, que suele aquejar a personas que viven a más de 2500 metros de altitud, y que tiene como síntomas al dolor de cabeza, dificultad respiratoria, disturbios del sueño, confusión, fatiga y –en sus fases más avanzadas– complicaciones cardíacas, ataques cerebrales, problemas en embarazos y en nacimientos.
Estudios previos sobre ratones, de hecho, habían confirmado que la variante del EPAS1 tiene efectos protectores contra la hipoxia (deficiencia de oxígeno) crónica, disminuyendo el riesgo de hipertensión pulmonar e hipertrofia cardíaca.
Historia de una mutación
En 2010, un equipo de investigadores —que incluía a la genetista Tatum Simonson (Universidad de California, San Diego), coautora del nuevo estudio— descubrió una variación que permitía a los tibetanos usar la hemoglobina de forma más eficiente, potenciando el oxígeno en su sangre. En el Tíbet, la altitud promedio es de 4000 m.s.n.m.
Ahora, su grupo de trabajo secuenció los genomas de 40 personas de ascendencia quechua en Cerro de Pasco (Perú), una ciudad minera a 4380 metros de altitud, y encontró que algunos de ellos presentan otra versión del mismo gen.
En diálogo telefónico con SciDev.Net, Francisco Villafuerte —coautor del estudio y coordinador del Laboratorio de Fisiología del Transporte de Oxígeno y Adaptación a la Altura en la Universidad Peruana Cayetano Heredia— explica que el gen EPAS1 codifica una proteína (HIF2a) que regula numerosos genes que responden a la hipoxia.
Los individuos que presentan esta variante, precisa, “tienen menores niveles de hematocrito y mayor saturación de oxígeno en la sangre, lo que también implica menos prevalencia de eritrocitosis excesiva” (demasiados glóbulos rojos), rasgo característico de la enfermedad crónica de altura.
En un correo electrónico a SciDev.Net, Simonson reconoce que las diferencias genéticas en el EPAS1 no la sorprendieron, dadas las historias poblacionales particulares de estos grupos, aunque sí que “ambos cambios adaptativos estuvieran ligados a la concentración de hemoglobina, a través de mecanismos que involucran al mismo gen”.
“Descubrir que esta variante adaptativa es modestamente frecuente en los habitantes de los Andes centrales del Perú explicaría en parte por qué en ellos encontramos más rasgos desadaptativos”, añade Villafuerte.
La prevalencia promedio de la eritrocitosis excesiva cerca de los 4000 metros de altura en los Andes es del 16 por ciento (varones) y 10 por ciento (mujeres), contra apenas 1 por ciento entre los tibetanos.
En otro giro sorprendente, el estudio encontró que la variante andina está presente en el celacanto, un pez de las profundidades del Océano Índico, donde el oxígeno también escasea.
“A pesar de que los humanos y los celacantos divergieron hace más de 400 millones de años, esta especie de peces con aletas lobuladas tiene el mismo residuo de arginina [aminoácido que forma las proteínas] que se codificó en los pobladores de las alturas andinas”, precisa el reporte.
Desafíos para el tratamiento
La antropóloga Cynthia Beall, que ha estudiado a las poblaciones sudamericanas de altura y no participó del trabajo, recuerda que “en todo el mundo, las personas se adaptan a situaciones de estrés ambiental, como las temperaturas extremas o las enfermedades infecciosas endémicas”.
Pero las cosas son algo diferentes en las grandes altitudes, donde “los nativos deben sumar el estrés severo de la hipoxia: en cada inhalación, disponen de muchas menos moléculas de oxígeno que lo usual”.
La alteración del EPAS1 no es la única respuesta a este desafío. Los tibetanos han desarrollado adaptaciones para aumentar el peso corporal y estimular la producción de nutrientes, mientras que los andinos presentan variantes genéticas asociadas al desarrollo muscular cardíaco (corazón más grande, por ejemplo).
Estas adaptaciones tienen beneficios, pero también costos, plantea Beall: “Los pobladores de altura de los Andes (quechuas, aymaras y collas) se han adaptado con concentraciones de hemoglobina elevadas, que aumentan el oxígeno que se transporta en la sangre. Algunos la sobreproducen, lo que hace que su sangre se vuelva espesa de glóbulos rojos, y resulten vulnerables a la enfermedad crónica de altura”.
Sin ignorar esta dinámica, el reporte de Science Advances sugiere algunas vías para superarla.
“Cuando una variante genética muestra una señal selectiva en una población de altitud elevada”, coincide la coautora Erica Heinrich, “puede ayudar a guiar el desarrollo de enfoques terapéuticos para tratar las patologías relacionadas, porque la evolución nos está señalando los factores más importantes para regular las respuestas protectoras”.
Esas respuestas podrían extenderse al tratamiento de otras situaciones con baja disponibilidad de oxígeno, como cuadros pulmonares y cardíacos, o afecciones como la apnea del sueño.
En esa línea, las aplicaciones de medicina personalizada asoman como una alternativa prometedora. “Las respuestas a la baja de oxígeno varían de forma individual”, ratifica Simonson. “Cuanto más sepamos sobre las secuencias específicas subyacentes a estas variaciones, mejor podremos predecir, diagnosticar, prevenir y tratar a una persona susceptible de sufrir estas enfermedades”, concluye.
*Este artículo fue producido por la edición de América Latina y el Caribe de SciDev.Net y publicado originalmente en su portal web.
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