Czego uczy nas epigenetyka?

Epigenetyka to nauka zajmująca się zmianami w ekspresji genów, które nie wiążą się z modyfikacją DNA. Z poniższego artykułu dowiesz się, jakie czynniki mogą o tym decydować i dlaczego tak jest.

„Jutro będziesz tym, o czym myślisz dzisiaj”.
Budda

Pojęcie epigenetyka zostało użyte po raz pierwszy w roku 1942 przez Conrada Waddingtona, biologa z Wielkiej Brytanii, który wierzył, że genetyka reprezentuje „statyczny krajobraz” naszego DNA, podczas gdy epigenetyka – symbolizuje „dynamiczny charakter” ekspresji poszczególnych genów. Waddington uważał, iż oba pojęcia – genetyka oraz epigenetyka uzupełniają się wzajemnie. W szesnaście lat później inny naukowiec, David Nanney, opublikował artykuł, w którym porównał nasze DNA do biblioteki, zawierającej informacje na temat wszystkich genów, zarówno tych podlegających, jak i niepodlegających ekspresji. Jednocześnie rolę czynnika, który decyduje o aktywności lub nieaktywności danego genu Nanney przypisał właśnie epigenetyce. W latach 70. i 80. ubiegłego wieku odkryto, jak wielkie znaczenie dla ekspresji genów oraz procesów dyferencjacji komórek ma metylacja, czyli proces przyłączania grup metylowych (-CH3) do molekuł DNA.

Epigenetyka to brakujące ogniwo, jakie łączy genotyp (całość naszego DNA) z fenotypem (czyli ogółem naszych rzeczywistych cech jako żywego organizmu), gdyż zgodnie z definicją, jest to nauka dotycząca zmian w zakresie funkcjonowania genów, które mogą być dziedziczone mitotycznie (na drodze podziału komórki na dwie nowe, zawierające identyczny materiał genetyczny, co komórka wyjściowa) i/lub mejotycznie (na drodze podziału komórki na cztery nowe, z których każda zawiera tylko połowę chromosomów komórki macierzystej), a które nie wiążą się ze zmianami sekwencji DNA.

Jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, iż celem każdego gatunku jest rozmnażanie się oraz zapewnienie ciągłości gatunkowej, z łatwością zauważymy, iż warunkuje to inny, pośredni cel: maksymalne możliwe dostosowanie organizmów dorosłych (rodziców) oraz ich dzieci (w tym przede wszystkim w okresie płodowym) do warunków zewnętrznych. Przykładowo: jeżeli pokolenie rodziców dorastało w okresie głodu (niedobory substancji odżywczych, stres związany z brakiem wystarczającej ilości pożywienia), to ich potomstwo zostanie genetycznie dostosowane do oszczędzania energii i silniejszego reagowania na stres (predyspozycja do otyłości, nadmiaru kortyzolu oraz chorób autoimmunologicznych) – zależność ta została potwierdzona naukowo (zob. bibliografia).

Epigenetyka a zdrowie

Zmiany epigenetyczne (w tym te odziedziczone po rodzicach) mogą doprowadzić do widocznej modyfikacji naszego stanu zdrowia w przyszłości, co przybiera postać na przykład nowotworu, choroby wieńcowej, udaru mózgu czy cukrzycy. Szczególnego znaczenia nabiera tutaj okres płodowy – modyfikacje ekspresji genów u nienarodzonego dziecka stanowią odpowiedź organizmu na niekorzystne warunku rozwoju. Zależność tę potwierdza obserwacja, iż u dzieci, których matki w okresie ciąży wykazywały niedobory różnych składników odżywczych i/lub których waga urodzeniowa była zbyt niska, mamy do czynienia ze wzrostem ryzyka zawału serca, udaru mózgu i cukrzycy. Jednak do zmian epigenetycznych w obrębie naszego genomu dochodzi również po naszych narodzinach i to przez całe życie.

Epigenetyka jako nauka uczy nas, że na nasz metabolizm a tym samym stan zdrowia i samopoczucie ogromny wpływ wywiera również prowadzony przez nas styl życia. Innymi słowy: dieta, zachowanie, stres, ekspozycja na szkodliwe substancje chemiczne (istnieją nawet badania, które potwierdzają negatywny wpływ farb do włosów), aktywność fizyczna, nawyki związane z pracą, ekspozycja na ostre światło słoneczne lub jego niedobór, palenie papierosów, konsumpcja używek, jak również poważniejsze wypadki i wszelkiego rodzaju traumy będą decydowały o naszym stanie zdrowia teraz i w przyszłości. Naukowcy dysponują coraz większą ilością dowodów na to, że wyżej wymienione czynniki wpływają na przebieg takich naturalnych procesów, jak metylacja DNA czy ekspresja mikroRNA (mRNA – czyli RNA transferowe, służy do transferu informacji genetycznej na białko, co bezpośrednio umożliwia syntezę danego białka).

Niezwykle interesujące okazuje się odkrycie, jakiego w 2018 roku dokonała grupa naukowców z Zurychu: genetyczne skutki doznanych traumatycznych doświadczeń mogą być przekazywane z pokolenia na pokolenie. Na tej zasadzie każdy z nas przechowuje w swoim DNA informacje na temat dramatycznych przeżyć swoich rodziców, dziadków i pradziadków. Uwarunkowane bolesnymi doświadczeniami zmiany ekspresji genów oraz towarzysząca temu modyfikacja histonów nie łączą się jednak z modyfikacją samego materiału genetycznego. W tym kontekście bardzo interesujące wydaje się być inne odkrycie tego samego zespołu badawczego: na podstawie dokonanych przez siebie obserwacji uczeni odkryli bowiem, iż pozytywne doświadczenia, jakie nastąpiły po przeżytej traumie, mają zdolność odwracania negatywnych modyfikacji ekspresji genów, do których doszło w wyniku doznanego stresu.

Z powyższego wynika też bardziej ogólny wniosek:

Znaczenie czynników epigenetycznych potwierdzają również eksperymenty na bliźniętach jednojajowych, które mimo wspólnego genotypu, w późniejszym życiu (poza okresem najwcześniejszego dzieciństwa), wykazywały między innymi różną ekspresję poszczególnych genów i acetylację histonów oraz odmienny poziom ryzyka zachorowania na różnego rodzaju choroby.

Podsumowując, możemy stwierdzić, że do zachowania prawidłowej ekspresji genów przyczynia się nasz styl życia w tym: unikanie negatywnych czynników środowiskowych:

• ekspozycji na szkodliwe substancje chemiczne,
• przewlekłego stresu psycho-fizycznego,
• zanieczyszczenia powietrza i wody pitnej,
• ostrego światła słonecznego lub jego przewlekłego niedoboru,

oraz dbałość o włączenie do własnego życia jak największej ilości pozytywnych czynników środowiskowych, takich jak:

• zbilansowana, urozmaicona dieta, dostarczająca odpowiednich ilości zarówno makro- jak też mikroskładników odżywczych
• korekta ewentualnych niedoborów mikroskładników odżywczych przy pomocy odpowiednich suplementów diety
• sieć kontaktów społecznych: rodzina, przyjaciele, współpracownicy
• praca, która wiąże się z optymalnym poziomem stresu i która przynosi nam spełnienie, radość oraz wystarczającą ilość środków do życia
• utrzymywanie sprawności fizycznej aż do późnej starości, w czym pomoże nam odpowiednio dobrany sport (zgodnie z powiedzeniem: nigdy nie jest za późno na rozpoczęcie przygody ze sportem oraz nigdy nie jest za wcześnie na jej zakończenie)
• wystarczająca ilość czasu na regenerację i odpoczynek
• odpowiedni dobór rodzaju aktywności, którą podejmujemy w czasie wolnym: jeżeli na co dzień pracujemy w biurze, siedząc przez wiele godzin w bezruchu, dobrym pomysłem na wypoczynek jest umiarkowana aktywność fizyczna, optymalnie – na świeżym powietrzu, itd.)
• psychologiczne przepracowanie ewentualnie doznanych traum i/lub wypadków
• pozytywne nastawienie do życia, optymizm.

W ramach kolejnych artykułów przyjrzymy się bliżej poszczególnym czynnikom, które wywierają negatywny wpływ na ekspresję genów (na przykład poprzez modyfikację procesu metylacji lub acetylacji histonów), oraz zastanowimy się, jak możemy się przed nimi skutecznie bronić.

Reklama

Kompendium Medycyny Mitochondrialnej Sprawdź

Niestabilność stawu szyjnego – książka Sprawdź

Tarczyca i mitochondria Sprawdź

QuinoMit® Q10 Fluid – Ubichinol MSE Sprawdź