2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-05-20 22:44
DURHAM, N. C. – Kanada teadlased leidsid, et rotiema keeldub oma poegadele lakkumast ja kutsub esile ajumuutuse, mis halvendab kutsika reageerimist stressile täiskasvanuna. Inglismaa teadlased on näidanud, et raseda naise toidupuudus suurendab tema järglaste diabeedi, insuldi ja südamehaiguste riski hilisemas elus.
Need jahmatavad teaduslikud avastused valgustavad esilekerkivat epigeneetika valdkonda, kus üksikud toitained, toksiinid, käitumine või kokkupuude keskkonnaga võivad vaigistada või aktiveerida geeni ilma selle geneetilist koodi mingilgi viisil muutmata.
Pigem põhjustab keskkonna kokkupuude kehas või ajus keemilise muutuse, mis mobiliseerib molekulide rühma, mida nimetatakse metüülrühmaks. Metüülrühm kinnitub geeni kontrollsegmendi külge ja kas vaigistab – või vaheldumisi aktiveerib – geeni. Mõlemal juhul kaldub geen oma kavandatud tegevussuunast kõrvale.
Duke'i teadlased kirjeldavad metüülimist kui närimiskummi panemist tulede lülitile. Lüliti ei ole katki, kuid ige blokeerib selle funktsiooni.
"Me ei saa enam vaielda selle üle, kas geenidel või keskkonnal on suurem mõju meie tervisele ja arengule, sest mõlemad on omavahel lahutamatult seotud," ütles Randy Jirtle, Ph. D., Duke'i kiirgusonkoloogia osakonna geneetikateadur. ja eelseisva epigeneetikakonverentsi algataja. Konverentsi kaasalgataja on Fred Tyson, Ph. D. National Institute of Environmental He alth Sciences (NIEHS). "Iga toitaine, iga koostoime, iga kogemus võib avalduda biokeemiliste muutuste kaudu, mis lõpuks dikteerivad geeniekspressiooni, olgu siis sündimisel või 40 aasta pärast."
Sellised varjatud muutused toimuvad sageli embrüo või loote arengus, kuid need loovad aluse täiskasvanu vastuvõtlikkusele paljudele haigustele ja käitumuslikele reaktsioonidele, näitavad andmed. Veelgi enam, epigeneetilisi muutusi – nii nimetatakse seetõttu, et need asetsevad geeni peal ja jätavad selle järjestuse muutumatuks – võib samuti põlvest põlve edasi anda, ütles Jirtle.
Hea uudis on see, et metüülimine on potentsiaalselt pöörduv, ütles ta. Erinev alt defektsetest geenidest, mis on kogu eluks kahjustatud, saab metüleeritud geene demetüleerida. Ja eemaldatud metüülmärgiseid saab taastada toitainete, ravimite ja rikastavate kogemuste kaudu.
Asjaolu, et geenide käitumine on palju elastsem, kui kunagi arvati, on kriitiliselt muutnud teadusringkondade kurssi inimgenoomi kaevandamisel, ütles Jirtle. Enam ei peeta mutantseid geene haiguste ainsaks põhjuseks. Ta ütles, et rasvumise, südamehaiguste, diabeedi ja muude jõukate riikide seisundite järsk tõus on üha enam seotud epigeneetilise olemusega ja võib väita, et nende päritolu on vigane embrüo areng.
Ühes näites näitas Jirtle, et neli levinud toidulisandit – B12, foolhape, koliin ja suhkrupeedist saadav betaiin –, mida tiinetele hiirtele söödeti, muutsid tegelikult nende järglaste karvavärvi. Üks või mitu toitainet metüleerisid hiire agouti geeni ja tekitasid kollase karva asemel pruuni karvaga hiired. Veelgi olulisem on tema sõnul see, et toidulisandid vähendasid järglaste täiskasvanute vastuvõtlikkust rasvumisele, diabeedile ja vähile, võrreldes toidulisandita järglastega.
"Toitumine ei ole põgus asi," ütles Jirtle. "Me oleme sõna otseses mõttes see, mida me sööme ja mida sõid meie vanemad ja isegi vanavanemad.
"Nendes riikides nagu India ja Hiina järgneb alatoitumusele ühe põlvkonna jooksul rasvarikkad kiirtoidud, " ütles Jirtle. "Lapsed on emakasse seatud kogema vähese toitumisega keskkonda ja satuvad külluse maale. Epigeneetiline tarkvara on programmeeritud ühe stsenaariumi jaoks, kuid see puutub kokku teisega, sageli katastroofiliste tagajärgedega."
Seismilised nihked toiduallikates, geograafilistes asukohtades, kemikaalidega kokkupuutes ja isegi ilmastikutingimustes võivad epigeneetiliste muutuste kaudu muuta geeniekspressiooni, ütles ta.
Soomes on teadlased seostanud imiku madala sünnikaalu südame isheemiatõve, diabeedi, hüpertensiooni, insuldi ja isegi osteoporoosi esinemissagedusega täiskasvanutel. David Barkeri pikisuunalised uuringud on näidanud, et väikese kaaluga vastsündinud on kogu eluks bioloogiliselt teistsugused kui nende suuremahulised eakaaslased. Väiksematel imikutel on vähem neeru nefroneid, muutunud ainevahetus ja nad on insuliiniresistentsemad, ütles Barker, M. D., Ph. D., Oregoni Tervise- ja Teaduste Ülikooli meditsiiniprofessor. Need puudujäägid peegeldavad loote reaktsiooni alatoitlusele ja panevad nende geenid reageerima erinev alt keskkonnale, mis järgneb väljaspool emakat.
"Arusaam, et südamehaigused on seotud ainult keskealiste meeste käitumisega, on vananenud," ütles Barker, üks 70 esinejast, kes eelseisval konverentsil andmeid esitles."Tohutu hulk tõendeid toetab praegu arvamust, et need haigused on seotud loote kehva kasvuga, millele järgneb piisav või isegi üleliigne toitumine lapsepõlves. Kuigi meie sünnieelne ja varase toitumisega kokkupuude ei ole meile hukule määratud, muudavad need meid haavatavamaks. haigustele," ütles Barker, kelle viimased tulemused avaldatakse New England Journal of Medicine 27. oktoobri 2005. aasta numbris.
Toitumine on epigeneetilises repertuaaris vaid üks mängija. Käitumisel on otsene mõju aju juhtmestikule, ütles Moshe Szyf, Ph. D., Montreali McGilli ülikooli farmakoloogia ja teraapia professor ja konverentsi esineja. Näiteks on pikka aega teada, et emade eest hoolitsemine mõjutab laste käitumist, nagu näiteks orvud, kes kasvavad üles tähelepanuta või vaesunud. Szyf ja tema kaastöötaja Michael Meaney McGilli ülikoolist on aga seostanud rottide emade hoolduskäitumist spetsiifilise ajumuutusega glükokortikoidi retseptoris, mis kontrollib neerupealiste poolt vabaneva stressihormooni taset. Rotid, keda ei lakutud korralikult – see on näriliste toitmise vorm – toodavad täiskasvanuna rohkem stressihormoone. Syzf tuvastas selle efekti taga oleva mehhanismi metüülimise kadumisena glükokortikoidi retseptori geeni selles osas, mis kontrollib selle ekspressiooni.
"Näitame, et oluline on ema käitumine, mitte ainult geneetiline pagas," ütles ta. "Käitumine võib selgelt mõjutada DNA keemiat."
Szyfi meeskond suutis glükokortikoidiretseptori geeni uuesti metüleerida, süstides hästi kasvatatud rottide ajju asendamatut aminohapet metionooni. Teadlased muutsid head stressireageerijad eduk alt vähem terveteks stressireageerijateks ja vastupidi, süstides halvasti reageerivate inimeste ajju teistsugust ühendit.
Epigeneetiliste muutuste pöörduvusel on ka varjuküljed. Kokkupuude pestitsiidide, toksiinide ja sünteetiliste ühenditega võib täiskasvanueas geene metüleerida ja põhjustada mitmeid haigusi, nagu vähk ja astma, mille levimus on viimastel aastakümnetel hüppeliselt kasvanud, ütles H. Kim Lyerly, M. D., Duke'i tervikliku vähikeskuse direktor. Ta ütles, et emakas leiduvad pestitsiidid võivad lootel uinuda, põhjustades vähki alles kümme, 20 või 50 aastat hiljem.
Isegi kemikaali madalaimad tuvastatavad piirid võivad elusorganismidele halvasti mõjuda, lisas William Schlesinger, Ph. D., Duke'i Nicholase keskkonna- ja maateaduste kooli dekaan. Atrisiin on suurepärane näide. Vähem kui üks miljardiosa sellest laialdaselt kasutatavast maisi herbitsiidist demaskuliniseerib arenevaid konni või põhjustab isas-emane suguelundeid. Kuid sageli ei registreeri Keskkonnakaitseagentuuri mõõteriistad nii väikeseid kemikaalitasemeid, ütles ta.
"Kui Atrisiinil on selline toime loomadele, siis me kahtleme selle mõjus inimestele," ütles Schlesinger. "Kas praegused kokkupuutestandardid on piisav alt kõrged, et kaitsta organisme, mis puutuvad kokku valitud kemikaalidega? Meie roll keskkonnateadlastena on hinnata iga ühendi võimalikku mõju kohalikele organismidele ja töötada välja mudelid, mida arstiteadlased saavad inimestele rakendada."
NIEHS-is on teadlased võtnud epigeneetika omaks keskkonna teadusliku uurimise peamise piirina, ütles instituudi direktor David Schwartz, Ph. D.
"Epigeneetika on suurepärane võimalus uurida alternatiivset teed, mis selgitab, miks inimesed reageerivad keskkonnanäpunäidetele erinev alt," ütles Schwartz. "See väli annab puuduva lüli keskkonna ja haiguste arengu vahel, mis ulatub kaugemale paljudest peentest muutustest DNA-s, mis seletavad vaid murdosa inimestest arenevatest haigustest."
