Μπορεί η διατροφή να αλλάξει τα γονίδια μας; Μπορούν τα παιδικά μας τραύματα να επηρεάσουν τα παιδιά και τα εγγόνια μας; Οι απαντήσεις σε αυτές τις ερωτήσεις μπορούν να δοθούν από την επιγενετική, δηλαδή από την επιστήμη που μελετά το λεγόμενο επιγενετικές τροποποιήσεις. Επί του παρόντος, οι επιγενετικές τροποποιήσεις θεωρούνται μία από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις στη μοριακή βιολογία, καθώς επέτρεψαν την κατανόηση της σχέσης μεταξύ του γενετικού υποβάθρου και των περιβαλλοντικών παραγόντων.
Πίνακας περιεχομένων:
- Επιγενετική - ποιες είναι οι επιγενετικές τροποποιήσεις;
- Επιγενετική - τύποι επιγενετικών τροποποιήσεων
- Επιγενετική - ο ρόλος των επιγενετικών τροποποιήσεων
- Επιγενετική - διατροφή
- Επιγενετική - Πολυμορφισμοί γονιδίων MTHFR
- Επιγενετική - άγχος
- Επιγενετική - επιπτώσεις στην υγεία
Η επιγενετική είναι ένας κλάδος της επιστήμης που μελετά αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που δεν οφείλονται σε τροποποιήσεις αλληλουχίας στον κλώνο του DNA. Τέτοιες τροποποιήσεις ονομάζονται επιγενετικές τροποποιήσεις και είναι ένας τύπος μοριακών δεικτών που προστίθενται σε κλώνους DNA με κατάλληλα ένζυμα, π.χ. μεθυλοτρανσφεράσες.
Με τη βοήθεια επιγενετικών τροποποιήσεων, το σώμα μπορεί να ελέγξει την πορεία πολλών βασικών βιολογικών διαδικασιών, όπως η ανάπτυξη συγκεκριμένων ιστών και οργάνων στη μήτρα.
Ο όρος «επιγενετική» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Waddington το 1942. Το πρόθεμα "epi" προέρχεται από την ελληνική λέξη "παραπάνω", η οποία μεταφράζεται χαλαρά σημαίνει κάτι που υπερβαίνει την κλασική γενετική.
Επιγενετική - ποιες είναι οι επιγενετικές τροποποιήσεις;
Οι μοριακοί δείκτες που προστίθενται σε έναν κλώνο DNA κατά τη διάρκεια της επιγενετικής τροποποίησης μπορούν να αποφασίσουν εάν ένα γονίδιο εκφράζεται ή όχι, ενεργώντας ως μοριακοί "διακόπτες" και "διακόπτες" που ρυθμίζουν την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων.
Το πιο σημαντικό, αυτοί οι τύποι τροποποιήσεων δεν αλλάζουν τη δομή του κλώνου DNA, δηλαδή δεν είναι ένας τύπος γενετικής μετάλλαξης που είναι μη αναστρέψιμος, αλλά κάτι που υφίσταται δυναμικές αλλαγές υπό την επίδραση περιβαλλοντικών παραγόντων.
Επιπλέον, προστίθενται ή απομακρύνονται κατάλληλοι μοριακοί δείκτες μετά από κάθε αναπαραγωγή κυτταρικού τμήματος και DNA κλώνου.
Ως εκ τούτου, κάθε κύτταρο έχει το δικό του χαρακτηριστικό μοτίβο μοριακών δεικτών που καθορίζει το συγκεκριμένο προφίλ έκφρασης γονιδίου του. Η συλλογή τέτοιων μοριακών δεικτών ονομάζεται επιγενές.
Η πιο γνωστή επιγενετική τροποποίηση είναι η μεθυλίωση του DNA, η οποία συνίσταται στην προσάρτηση μιας μεθυλικής ομάδας στην κυτοσίνη (μια βασική ένωση που αποτελεί μέρος του DNA).
Με τη σειρά του, η αντίστροφη επιγενετική τροποποίηση στη μεθυλίωση είναι η απομεθυλίωση, η οποία συνίσταται στην απομάκρυνση της μεθυλικής ομάδας από την κυτοσίνη.
Επιγενετική - τύποι επιγενετικών τροποποιήσεων
Οι επιγενετικές τροποποιήσεις μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τους κλώνους του DNA:
- Μεθυλίωση DNA, δηλ. Η προσκόλληση ομάδων μεθυλίου στην κυτοσίνη μέσω DNA μεθυλοτρανσφερασών
- Απομεθυλίωση DNA, δηλ. Απομάκρυνση ομάδων μεθυλίου από κυτοσίνη μέσω απομεθυλάσης DNA
- Επιπλέον, γίνονται επιγενετικές τροποποιήσεις σε πρωτεΐνες στις οποίες τίποτα δεν τυλίγεται DNA, δηλ. Ιστόνες:
- μεθυλίωση υπολειμμάτων λυσίνης και αργινίνης ιστονών με μεθυλτρανσφεράσες ιστόνης
- απομεθυλίωση υπολειμμάτων λυσίνης και αργινίνης ιστονών με ισμετόνες απομεθυλάσες
- ακετυλίωση καταλοίπων λυσίνης ιστόνης με ακετυλοτρανσφεράσες ιστόνης
- αποακετυλίωση υπολειμμάτων λυσίνης ιστόνης από δεακετυλάση ιστόνης
- φωσφορυλίωση υπολειμμάτων σερίνης ιστόνης από κινάσες
- ουβικιτοποίηση καταλοίπων λυσίνης ιστόνης συνδέοντας την πρωτεΐνη ουβικιτίνης σε ιστόνες με τη χρήση ενζύμων Ε1, Ε2 και Ε3
- ριβοζυλίωση υπολειμμάτων γλουταμίνης ιστόνης και αργινίνης που περιλαμβάνουν την προσκόλληση νουκλεοτιδίων ADP-ριβόζης με τη χρήση πολυμεράσης και τρανσφεράσης
Η άτυπη επιγενετική τροποποίηση είναι η λεγόμενη μη κωδικοποιούμενα μόρια RNA π.χ. microRNA (miRNA). Είναι βραχεία, μονόκλωνα μόρια RNA (ενώσεις τύπου DNA) που μπορούν να ρυθμίσουν την γονιδιακή έκφραση αναστέλλοντας τον σχηματισμό πρωτεϊνών.
Επιγενετική - ο ρόλος των επιγενετικών τροποποιήσεων
- ενισχυμένη γονιδιακή έκφραση
- σιωπή γονιδιακής έκφρασης
- έλεγχος της διαφοροποίησης των κυττάρων στο σώμα
- εμβρυϊκή ανάπτυξη
- ρύθμιση του βαθμού συμπύκνωσης της χρωματίνης, π.χ. απενεργοποίηση του χρωμοσώματος Χ, χάρη στην οποία στις γυναίκες είναι ενεργό μόνο ένα αντίγραφο γονιδίων που συνδέονται με το φύλο.
Οι μέλισσες είναι ένα ενδιαφέρον παράδειγμα του ρόλου της επιγενετικής τροποποίησης στην ανάπτυξη των ζώων. Σε αυτά τα έντομα, η βασίλισσα είναι η μητέρα όλων των μελισσών σε μια κυψέλη, με συνέπεια ότι όλες έχουν την ίδια αλληλουχία DNA.
Παρόλα αυτά, μια κυψέλη κατοικείται από έντομα που φαίνονται και συμπεριφέρονται διαφορετικά. Οι εργάτες είναι μικρότεροι από τη βασίλισσα και έχουν ήπια ιδιοσυγκρασία, ενώ οι στρατιώτες είναι μεγαλύτεροι και επιθετικοί.
Αυτές οι διαφορές προκαλούνται από επιγενετικές τροποποιήσεις που καθορίζουν την εμφάνιση και τη συμπεριφορά των μελισσών προσαρμοσμένων στο ρόλο που παίζουν στην κοινότητα των κυψελών.
Ένας παρόμοιος μηχανισμός παρατηρείται κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης των ζώων, όταν η σιωπή και η ενίσχυση της έκφρασης συγκεκριμένων γονιδίων επηρεάζει την τύχη ενός δεδομένου βλαστικού κυττάρου, είτε θα είναι ένα νευρικό κύτταρο εγκεφάλου είτε ένα γαστρικό επιθηλιακό κύτταρο.
Επιγενετική - διατροφή
Επιγενετικές τροποποιήσεις συμβαίνουν ήδη κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ζωής και στη συνέχεια ενδέχεται να υποστούν δυναμικές αλλαγές καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής υπό την επήρεια περιβαλλοντικών παραγόντων.
Ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν το σχήμα της επιγενείας είναι η τροφή και οι βιοδραστικές του ουσίες.
Η επίδραση της διατροφής στις επιγενετικές τροποποιήσεις έχει επιβεβαιωθεί σε πολλές προκλινικές και κλινικές μελέτες.
Υπάρχουν τουλάχιστον δύο μηχανισμοί με τους οποίους η διατροφή μπορεί να επηρεάσει την επιγενετική τροποποίηση, κυρίως τη διαδικασία μεθυλίωσης:
- αλλάζοντας τη διαθεσιμότητα των δοτών μεθυλίου όπως η S-αδενοσυλομεθειονίνη (SAM), η οποία συντίθεται στον κύκλο της μεθειονίνης από αρκετούς προδρόμους που υπάρχουν στα τρόφιμα, συμπεριλαμβανομένης της μεθειονίνης, της χολίνης και των παραγώγων της βεταΐνης, φολικού οξέος και βιταμινών Β2, Β6 και Β12. Ως εκ τούτου, η μειωμένη διαθεσιμότητα αυτών των ενώσεων μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη σύνθεση SAM και διαταραχή της διαδικασίας μεθυλίωσης
- ρυθμίζοντας τη δραστηριότητα των ενζύμων που σχετίζονται με τη διαδικασία μεθυλίωσης (π.χ. DNMT μεθυλοτρανσφεράση) μέσω της κατανάλωσης πολυφαινολών που περιέχονται σε φρούτα, λαχανικά και μπαχαρικά. Παραδείγματα τέτοιων ενώσεων είναι η ρεσβερατρόλη σε κόκκινο κρασί, η γαλλική επιγαλοκατεχίνη (EGCG) στο πράσινο τσάι, η κουρκουμίνη σε ρίζωμα κουρκούμης, η genistein σε σόγια, η σουλφοραφάνη στο μπρόκολο, η κουερκετίνη σε εσπεριδοειδή και το φαγόπυρο
Η επίδραση της δίαιτας στο επιγενές στο μήτρο τεκμηριώθηκε από το διάσημο πείραμα σε ποντίκια εργαστηρίου "agouti", τα οποία χαρακτηρίζονται από ένα κίτρινο χρώμα παλτό και μια προδιάθεση για παχυσαρκία, διαβήτη και καρκίνο.
Το κίτρινο χρώμα της γούνας σε αυτούς τους ποντικούς είναι ένα είδος δείκτη ανεπαρκούς γονιδιακής μεθυλίωσης.
Στο πείραμα, τα έγκυα ποντίκια "agouti" τρέφονταν με τροφή με υψηλή περιεκτικότητα σε δότες μεθυλίου, μεταξύ άλλων. φολικό οξύ και χολίνη.
Προς έκπληξη των επιστημόνων, οι απόγονοι αυτών των ποντικών δεν έμοιαζαν με τους γονείς τους. Το πρώτο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό ήταν η αλλαγή στο χρώμα του παλτού σε καφέ, αλλά το πιο εκπληκτικό ήταν ότι τα ποντίκια έχασαν την προδιάθεσή τους για ασθένειες από τις οποίες υπέστησαν οι γονείς τους.
Όπως αποδείχθηκε, αυτό ήταν συνέπεια μιας τροποποιημένης διατροφής και αποκατάστασης της φυσιολογικής μεθυλίωσης DNA.
Αυτές οι παρατηρήσεις υποστηρίζουν το γεγονός ότι το επιγενές μπορεί να μεταβληθεί με τη διατροφή και να έχει εκτεταμένες συνέπειες στην υγεία.
Τα τελευταία χρόνια, έχει αποδειχθεί επίσης σημαντικός ρόλος των μικροβίων του εντέρου στη διαδικασία επιγενετικής τροποποίησης.
Οι εντερικοί μικροοργανισμοί παράγουν διάφορες βιοδραστικές ουσίες, π.χ. λιπαρά οξέα βραχείας αλυσίδας, και η ποσότητα τους εξαρτάται από τη σύνθεση των ειδών των μικροβίων και την ποιότητα της διατροφής.
Η υψηλή προσφορά πρεβιοτικών προϊόντων στη διατροφή, όπως διαλυτές διαιτητικές ίνες, π.χ. ανθεκτικό άμυλο, αυξάνει τη συγκέντρωση λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας, τα οποία επηρεάζουν θετικά την επιγονώματα των εντερικών επιθηλιακών κυττάρων.
Επιγενετική - Πολυμορφισμοί γονιδίων MTHFR
Η αποτελεσματικότητα των επιγενετικών τροποποιήσεων μπορεί επίσης να επηρεαστεί από γενετικούς πολυμορφισμούς, δηλαδή μικρές αλλαγές στο γονιδίωμα, η συνέπεια των οποίων είναι η παρουσία διαφόρων γονιδιακών παραλλαγών στον ανθρώπινο πληθυσμό.
Μία από τις συνέπειες των γενετικών πολυμορφισμών είναι, μεταξύ άλλων. η διαφορετική ανταπόκριση όλων των θρεπτικών συστατικών
Εκτιμάται ότι το 15-30% των ανθρώπων μπορεί να έχουν αυξημένη ανάγκη για δότες μεθυλίου (ειδικά φολικό οξύ) λόγω δυσμενών πολυμορφισμών του γονιδίου MTHFR, το οποίο κωδικοποιεί το ένζυμο αναγωγάση μεθυλενοτετραϋδροφολικού.
Αυτό το ένζυμο είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή του φολικού οξέος στη δραστική του μορφή.
Άτομα με δυσμενή παραλλαγή του πολυμορφισμού γονιδίου MTHFR έχουν εξασθενίσει τη μετατροπή της αδρανούς μορφής φολικού οξέος σε ενεργή μορφή του 5-μεθυλοτετραϋδροφολικού (5-MTHF), επομένως έχουν αυξημένη ανάγκη για δότες μεθυλίου.
Και παρόλο που μελέτες δεν έχουν επιβεβαιώσει με σαφήνεια ότι αυτοί οι άνθρωποι μπορεί να έχουν μειώσει τη μεθυλίωση των κλώνων DNA, στην περίπτωσή τους αξίζει να δοθεί προσοχή στην κατάλληλη παροχή στη διατροφή ή στην πρόσθετη συμπλήρωση δοτών μεθυλίου όπως φολικό οξύ ή χολίνη.
Επιγενετική - άγχος
Υπερβολικές ορμόνες στρες, μεταξύ άλλων Η κορτιζόλη μπορεί να επηρεάσει επιγενετικές τροποποιήσεις στο νευρικό σύστημα και να αυξήσει τον κίνδυνο ψυχιατρικών διαταραχών.
Έχει τεκμηριωθεί ότι τα άτομα που πάσχουν από διαταραχές άγχους, διαταραχή μετατραυματικού στρες, διαταραχή μετατραυματικού στρες και κατάθλιψη έχουν ένα χαρακτηριστικό προφίλ επιγενετικής τροποποίησης (κυρίως μειωμένη μεθυλίωση DNA).
Αυτό το επιγενές πιστεύεται ότι διαμορφώνεται από τραυματικές εμπειρίες στην παιδική ηλικία ή / και από χρόνιες αγχωτικές καταστάσεις.
Αυτό το επιγενετικό προφίλ διατηρείται καθ 'όλη τη διάρκεια της ζωής του και πιθανώς μεταδίδεται σε παιδιά και εγγόνια (γνωστά ως κληρονομιά εκτός γονιδίων).
Επιγενετική - επιπτώσεις στην υγεία
Τα λάθη κατά τη διάρκεια επιγενετικών τροποποιήσεων, όπως η σίγαση της έκφρασης του λανθασμένου γονιδίου, μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές συνέπειες στη λειτουργία του σώματος, π.χ. να προκαλέσουν καρκίνο.
Επιπλέον, όλο και περισσότερες μελέτες δείχνουν ότι οι επιγενετικές τροποποιήσεις, εκτός από τη συμμετοχή σε φυσιολογικές διεργασίες, μπορούν να συμμετέχουν στην ανάπτυξη ασθενειών όπως:
- αυτισμός
- σχιζοφρένεια
- κατάθλιψη
- καρδιαγγειακές παθήσεις
- νευροεκφυλιστικές ασθένειες
- αυτοάνοσο νόσημα
- αλλεργίες
Ειδικότερα, αναζητείται η σχέση μεταξύ επιγενετικών τροποποιήσεων, διατροφής και κινδύνου συγκεκριμένων ασθενειών.
Έχει αποδειχθεί ότι σημαντικές επιγενετικές τροποποιήσεις συμβαίνουν στη μήτρα, οι οποίες μπορεί να έχουν επιπτώσεις στην ενηλικίωση.
Επομένως, αυτό που τρώει η μητέρα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο ορισμένων ασθενειών και ακόμη και να επηρεάσει την επόμενη γενιά.
Έχει αποδειχθεί ότι τα παιδιά των μητέρων που ήταν έγκυες κατά τη διάρκεια του πεινασμένου χειμώνα στις Κάτω Χώρες το 1944-1945 είχαν αυξημένο κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων, παχυσαρκίας και σχιζοφρένειας σε σύγκριση με παιδιά μητέρων που δεν λιμοκτονούσαν.
Σε παιδιά πεινασμένων μητέρων βρέθηκε μειωμένη μεθυλίωση του γονιδίου που κωδικοποιεί παρόμοιο με ινσουλίνη αυξητικό παράγοντα 2 (IGF2).
Αξίζει να γνωρίζετεΤα επιτεύγματα της επιγενετικής αποτελούν επί του παρόντος αντικείμενο έντονης έρευνας στη διατροφική επιστήμη. Υπάρχει ακόμη και μια νέα πειθαρχία που ασχολείται με την επίδραση των θρεπτικών ουσιών στην έκφραση του γονιδίου, δηλ. Nutrigenomics.
Βιβλιογραφία
- Moosavi A. και Motevalizadeh A. Ο ρόλος της επιγενετικής στη βιολογία και τις ανθρώπινες ασθένειες. Iran Biomed J. 2016, 20 (5), 246-258.
- Choi S. W. και Friso S. Epigenetics: Μια νέα γέφυρα μεταξύ διατροφής και υγείας. Adv Nutr. 2010, 1 (1), 8-16.
- Karabin K. Η επίδραση της διατροφής στο ανθρώπινο επιγενές, ή πώς η διατροφή αλλάζει γονίδια. Σύγχρονη διαιτολογία 15/2018.
- Dmitrzak-Węglarz M. και Hauser J. Επιγενετικοί μηχανισμοί σε ψυχικές ασθένειες και γνωστικές διαταραχές. Ψυχιατρική 2009; 6, 2, 51–60.
- Poczęta M. et αϊ. Επιγενετικές τροποποιήσεις και γονιδιακή έκφραση σε νεόπλασμα. Αννα. Acad. Med. Σίλες. 2018.72, 80-89.
- Glad C. et al. Μειωμένη μεθυλίωση DNA και ψυχοπαθολογία μετά από ενδογενή υπερκορτιζόλη - μια μελέτη σε ολόκληρο το γονιδίωμα. Επιστημονικές εκθέσεις 2017, 7, 44445.
- Οι Shin W. et al. Η πρόσληψη χολίνης που υπερβαίνει τις τρέχουσες διατροφικές συστάσεις διατηρεί δείκτες κυτταρικής μεθυλίωσης σε μια γενετική υποομάδα ανδρών σε κίνδυνο φυλλικού οξέος. J Nutr. 2010, 140, 5, 975-980.
Διαβάστε άλλα κείμενα αυτού του συγγραφέα
---wada-cewy-nerwowej.jpg)
