Epigenetika

Az Epigenic diet táplálkozási tanácsadási szemlélete mögött meghúzódó epigenetika – rövid ismertető.

Epigenetika az orvosi kutatásokban

Az epigenetika az orvosi kutatásokban is egyre nagyobb figyelmet kap, ez az ígéretes terület a jövőben jelentős hatással lehet az emberek betegségeinek kialakulásával és kezelésével kapcsolatos elképzeléseinkre, megoldásainkra. Az epigenetika első definícióját Conrad Waddington írta le 1942-ben annak kapcsán, hogy egy adott genotípusból milyen mechanizmusok vezetnek a különböző fenotípusok kialakulásához az egyedfejlődés során (Waddington, 2012). A mai napig intenzíven kutatott fejlődésgenetikai terület a sejtdetermináció folyamata, amely azt vizsgálja, hogy miként zajlik egy totipotens megtermékenyített petesejtből a megannyi specializálódott, eltérő génexpressziós profilú, de azonos genetikai információt hordozó sejttípusok létrejötte (ld.: ábra Cavalli & Heard, 2019 alapján), illetve mely gének expressziója fokozott (upregulated) és melyeké elcsendesített/gátolt (silenced, dowregulated) a különböző sejtekben (Al Aboud et al., 2023).

Az epigenetika definíciója

1942 óta az epigenetika definíciója jelentős evolúciós folyamaton esett át, Nannay, Riggs és Holliday, majd Bird és mások által, hogy ma összefoglalva olyan molekulák és mechanizmusok tanulmányozását értsük alatta, amelyek állandósíthatnak alternatív génaktivitási állapotokat azonos DNS bázissorend (szekvencia) mellett (Cavalli & Heard, 2019). Ez a definíció magában foglalja az emberi egészségre gyakorolt transzgenerációs hatásokat, a nem kódoló RNS-eket, a géncsendesítést, a miRNS-eket, a kromatin remodelling folyamatát, a hisztonok szerepét, a DNS metiláció következményeit és mindezeken keresztül a környezet, étrend, betegségek stb. epigenetikai változásokon keresztül érvényesülő befolyását a genom integritására (Cavalli & Heard, 2019; Chiurazzi et al., 2020; Meroni, Longo, et al., 2020).

Az epigenetikai óra

Az epigenetikának még egy érdekes aspektusa az epigenetikai órát, mely az életkor különböző molekuláris előrejelzői közül a legjobban korrelál a biológiai életkorral (Horvath, 2013; Jylhävä és mtsai., 2017). Az epigenetikai öregedést több tényező is befolyásolja, lassítja a magas iskolai végzettség vagy a fizikai aktivitás, az alacsony testtömeg-index, valamint a hal-, baromfi-, gyümölcs- és zöldségfogyasztás, azonban a magas BMI gyorsítja (Quach et al., 2017). A közelmúltban több olyan CpG szigetet is azonosítottak, amelyek korrelációt mutatnak a várható (egészséges) élettartammal (Levine et al., 2018). A CpG-szigetek a DNS azon régiói, melyeket CpG-dinukleotidok építenek fel, azaz egy citozin-nukleotidot egy guanin-nukleotid követ (5′ → 3′ irányban). A CpG-dinukleotidokban lévő citozinok DNS-metiltranszferáz által 5-metil-citozinná metilálódhatnak, ezek tehát azon helyek a DNS-en, ahol az epigenetikai módosítás (metiláció) történik. A metilációs mintázat befolyásolja a gén expresszióját. Az öregedés és az eltérő CpG-metilációs mintázatok közötti kapcsolatok feltárása kulcsfontosságú lehet az öregedés folyamatának megértésében (Cavalli & Heard, 2019).

Gén-környezet interakciók

A környezet fejlődésre és élettani folyamatokra gyakorolt hatása egyre nagyobb figyelmet kap. A gén-környezet interakciók meghatározzák, hogy az egyedek azonos vagy különböző genotípus mellett hogyan reagálnak a környezet változásaira. Az epigenetikai hatások jelentősége növényekben és állatokban is jól ismert: hőmérséklet változások (Roussou et al., 2016) vagy egy vírus fertőzés (Rechavi et al., 2011) is vezethetnek epigenetikai szintű módosulásokhoz. Barker 1990-ben írta le, hogy bizonyos környezeti tényezők, mint például vegyszerek, gyógyszerek, stressz vagy fertőzések magzatkárosítóak lehetnek (a magzatfejlődés szenzitív periódusaiban), illetve korai gyermekkorban történő expozíció esetén hajlamosíthatnak felnőttkori betegségekre (D. J. Barker, 1990). Későbbi publikációk felvetették, hogy ezek a környezeti tényezők epigenetikai úton fejtik ki hatásukat (Cavalli & Heard, 2019). Az epigenom olyan változásait is dokumentálták, amelyek befolyásolják a daganatos megbetegedésekre való hajlamot (Feinberg, 2018). Az intenzív kutatás további területei közé tartozik az elhízás és a cukorbetegség (Panzeri & Pospisilik, 2018), a neurológiai rendellenességek (Horvath, 2013) és az életkorral összefüggő állapotok, mint például a Parkinson- és az Alzheimer-kór (Chiurazzi et al., 2020; Palumbo et al., 2018).

A (krónikus) éhezés epigenetikai hatásai

Posztdoktori kutatásaim során az éhezés transzgenerációs hatásait figyeltem meg C. elegans-on, amire az állat nagyon érzékenyen reagál és még az éhezést elszenvedő populáció 6-7. generációs leszármazottai is eltérő génexpressziós mintázatot mutattak a vad genotípusú állatokhoz képest.

Az éhezésnek (és az alultápláltságnak) jelentős és hosszútávú hatásait számos kutatás kimutatta (Cavalli & Heard, 2019; Rechavi et al., 2014), akár krónikus betegségek kialakulásában is (Chmurzynska, 2010). Az állatkísérletek mellett azonban az ember vonatkozásában a kedvezőtlen társadalmi események, a történelem során bekövetkezett éhínségek szolgáltatnak értékes információkat, melyek alapján úgy tűnik, hogy a korai életkorban elszenvedett éhezés a felnőttkori elhízás és más anyagcsere-betegségek fokozott kockázatával jár, ld. az alábbi táblázatot (Gomez-Verjan et al., 2020). Ezenkívül a megtermékenyítés előtti apai és anyai táplálkozás is befolyásolja az utódok metabolikus egészségét (Kaspar et al., 2020).

*Éhezés*	*Molekuláris változások*	*Összefüggésbe hozott betegségek*
*ukrán éhínség* *(1932-1933)*	*nincsenek elérhető molekuláris kísérletes adatok*	*T2D, anyagcsere zavarok*
*leningradi éhínség* *(1941)*	*rövid telomér régió*	*magasabb rák prevalencia*
*holland éhínség* *(1944)*	*megváltozott IGF2, INSR, PIM3, TXNIP, ABCG1, PFKFB3, METTL8, GNASAS, MEG3, IL10, ABCA1, LEP és INSIG F MeDNS mintázat; telomer hosszal nem volt kimutatható összefüggés*	*Megnövekedett prevalencia: obezitás, szívkoszorúér-betegség, atherogén dyslipidaemia, magas vérnyomás, pszicihiátriai betegségek*
*osztrák éhínség* *(1947)*	*nincsenek elérhető molekuláris kísérletes adatok*	*T2D*
*kínai éhezés* *(1959-1961)*	*megváltozott IGF2 és INSR MeDNS mintázat*	*túlsúly, T2D, megnövekedett kockázat: anemia, hiperglikémia, magas vérnyomás, metabolikus szindróma, skizofrénia*
*biafrai éhínség* *(1968-1970)*	*nincsenek elérhető molekuláris kísérletes adatok*	*obezitás, diabetes mellitus, magas vérnyomás*
*bangladesi éhínség* *(1974)*	*hipermetiláció: VTRNA2-1, PAX8, BOLA; hipometiláció: PRDM-9, ZFP57, EXD3*	*T2D, obezitás*

epigenic diet táplálkozási tanácsadás funkcionális medicina

A multifaktoriális háttér

A fenotípusok tehát a genomösszetétel, az epigenetikai komponensek és a környezeti tényezők specifikus kombinációitól függenek. A számos meggyőző bizonyíték ellenére azonban a multifaktoriális kitettség komoly kihívássá teszi az ok-okozati viszonyok feltárását, különösképpen emberben (Cavalli & Heard, 2019). A genomika, biokémia és genetika egyre kifinomultabb és költséghatékonyabb módszerei (gondoljunk csak a szekvenálás költségvonzatának csökkenésére az elmúlt évtizedekben) folyamatosan segítenek tisztázni, hogy az epigenetikai mechanizmusok milyen mértékben befolyásolják az életet, az öröklődést és az evolúciót. Ez utat nyithat a személyre szabott orvoslás elterjedése felé, valamint hozzájárulhat annak a megértéséhez, hogy az életmód és az „elme-test” kölcsönhatásai miként befolyásolják az egészséget (Cavalli & Heard, 2019).

Miért epigenic diet?

együttműködés_tápanyagdús ételek, sztetoszkóp v4

Hajlamosak lehetünk betegségekre vagy akár hosszabb életre, de az életmódunkkal (kihatva az epigenetikai jellemzőinkre) változtathatunk az esélyeken. Tehát elképzelhető, hogy egyáltalán nem alakul ki bennünk az a betegség, amire hajlamosak vagyunk vagy éppen ellenkezőleg, nem fogunk sokáig élni, ha annyira egészségtelen az életmódunk.

Fogantatásunk pillanatában egy meghatározott génállománnyal rendelkezünk, azonban ez a legtöbb esetben csak egy tartományt jelöl ki a tulajdonságainkra nézve, amin belül a genetikai állományunk, a DNS-ünk bázis sorrendjének változtatása nélkül, az epigenetika szintjén beavatkozva van mozgási lehetőségünk.