ЕПІГЕНЕТИКА, ХАРЧУВАННЯ ТА НАВКОЛИШНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ТА ЇХ ВІДНОСИНИ З ЗДОРОВ'ЯМ І ХВОРОБАМИ

навколишне

Регулювання експресії генів - це процес, який здійснюється за допомогою різних механізмів і на який діють подразники навколишнього середовища та внутрішнього середовища, і який змінюється залежно від обставин, що збільшує складність при його глобальному визначенні. Все частіше епігенетика набуває значущості у вивченні впливу певних факторів навколишнього середовища на гени, але на відміну від більш класичної генної регуляції, це явище передбачає довгострокові наслідки, включаючи певну спадковість. Отже, епігенетику можна визначити як ті зміни в експресії генів, які можуть бути оборотними та успадковуваними, але не змінювати послідовність ДНК, тобто, як вказує її назва, це модифікації, що відбуваються на ДНК, змінюючи її структуру або доступ до елементи транскрипції до зазначеного матеріалу. Це ключовий елемент диференціації клітин.

Існують різні типи епігенетичних знаків, які зазвичай включають ремоделювання хроматину, такі як метилювання ДНК або модифікація гістону. Ці процеси вимагають ферментів, відповідальних за додавання або видалення метильних груп, таких як сімейство метилтрансферази, або ацетил, такий як сімейство гістондеацетилаз або ацетилтрансферази.

Але є також інші елементи, які впливають на експресію генів, не змінюючи хроматину, такі як некодуюча РНК, найбільш відомими є мікроРНК, які складаються з одноланцюгових послідовностей приблизно з 10-20 нуклеотидів, комплементарних РНК-месенджеру, впливаючи на цю форму у кінцевій експресії гена як посттранскрипційного механізму регуляції.

Що стосується метилювання ДНК, то воно складається з додавання метильних груп до островів CpG, як правило, виконуючи функцію глушіння. Рівні метилювання змінюються залежно від розвитку людини, а також він відіграє дуже важливу роль у процесі імпринтінгу матері та батьків. З іншого боку, щодо модифікації гістонів, найбільш відомими посттрансляційними процесами є ацетилювання та метилювання, можуть відбуватися інші типи змін, такі як фосфорилювання, убіквітинування, утворення глутатіону тощо. Це дуже важливі процеси в упаковці хроматину, які безпосередньо впливають на експресію генів, оскільки при більшій упаковці буде менше доступу до елементів, відповідальних за транскрипцію, і, отже, буде менше експресії.

На всі ці марки впливають різні фактори навколишнього середовища, серед яких особливо виділяються харчові та ендокринні збудники. Отже, способи життя людини впливають на їх фенотип більш-менш безпосередньо, завдяки існуванню багатьох інших молекулярних механізмів, що регулюють транскрипцію геному. Далі, і навіть коли необхідні додаткові дослідження, щоб детально знати, як це відбувається, було виявлено, що ці модифікації епігенетичних знаків в результаті нашого існування та навколишнього середовища можуть мати важливий ефект трансгенерації, де, наприклад, епізоди голоду або серйозного впливу токсинів вплинули на наступні покоління у вигляді збільшення захворювань, таких як ожиріння або рак.

Харчування є одним з найбільш вивчених елементів щодо його епігенетичного ефекту, оскільки воно є більш актуальним під час вагітності, де воно може вплинути на здоров'я плода та майбутньої дорослої людини. Було помічено, що умови, з якими стикається мати, будуть визначальними для її розвитку як здорової дорослої людини, оскільки завдяки харчуванню організм може отримувати метильні групи, необхідні для створення цих епігенетичних знаків. Неправильне харчування матері безпосередньо впливає на майбутнє здоров'я плода, збільшуючи ризик страждати такими захворюваннями, як ожиріння або діабет II типу, серед інших.

Фолат є одним з найважливіших донорів метильних груп, особливо під час внутрішньоутробного розвитку, щоб забезпечити його правильний розвиток, оскільки він втручається разом з вітаміном В12 в метаболізм ДНК і, крім того, в підтримку структури метилювання. На дорослому етапі, окрім задоволення основних харчових потреб, було виявлено, що адекватний рівень фолатів, а також холіну, іншого донора метильної групи, може протидіяти негативним ефектам ендокринних руйнівників, таких часто, як бісфенол А (BPA). Подібним чином є вказівки на позитивну кореляцію між рівнями метильних груп з експресією гена-супресора пухлини p16, тому низький прийом фолієвої кислоти означає гіпометилювання, що призводить до підвищеного ризику раку прямої кишки або підшлункової залози.

Епігенетичні зміни, як правило, можуть бути оборотними, тому зміни в навколишньому середовищі можуть призвести до зміни цих знаків. Прийняття збалансованої дієти, багатої фруктами та овочами, що містять антиоксиданти та інші компоненти із захисною дією проти раку, може змінити ризик розвитку патології та змінити деякі з цих процесів. Поживні речовини та біоактивні сполуки в їжі впливають на ремоделювання хроматину і, отже, мають потенційно значний вплив на здоров'я людини. Однак для вивчення справжнього впливу та його більш конкретних наслідків необхідні додаткові дослідження.

Але, з іншого боку, ендокринні збудники стають все більш важливими для впливу на стан здоров’я, будучи хімічними речовинами навколишнього середовища, які можуть перешкоджати гормональним сигнальним шляхам, імітуючи їх природний вплив, тому його актуальність вже можна зрозуміти. Етап внутрішньоутробного розвитку, знову ж таки, є найбільш вразливим моментом для людини щодо дії цих хімічних речовин, що викликало у його дорослому житті більшу частоту серцево-судинних захворювань, ожиріння, діабету ІІ типу або раку. Інші наслідки пов'язані з несприятливим впливом на розвиток репродуктивних органів та диференціацією нейронів, а також можуть вплинути на наступні покоління, навіть коли вони не піддаються впливу.

На додаток до бісфенолу А, іншими відомими ендокринними руйнувачами є діетилстильбестрол, який роками використовується для запобігання ризику викидня, діоксини навколишнього середовища, які надають дію, подібну до дії естрогенів, або поліциклічні ароматичні вуглеводні, всі вони пов’язані з розвитком різних типи раку, не забуваючи про тютюн та/або алкоголь.

Майбутнє цієї дисципліни дуже цікаве, і це слід враховувати при призначенні рекомендацій щодо харчування на основі звичок та навколишнього середовища, яке оточує тему. Хоча проведення досліджень з питань харчування, безумовно, складне через численні фактори, які втручаються і не піддаються контролю, його вплив на організм і, особливо, як механізм епігенетичної регуляції - це реальність, в якій необхідно визначити його нюанси.

Епігенетичні механізми є, як було сказано на початку, одним із елементів регуляції експресії геному, не будучи єдиним, але це може мати особливе значення в залежності від моменту, в який виробляються епігенетичні знаки, будучи найбільш вразливою та найважливішою стадією розвитку плода, навіть спостерігаючи зміни в залежності від триместру вагітності, в якому він відбувається. Подібним чином, і хоча всі механізми ще не до кінця зрозумілі, різні фактори, що впливають на епігеном, мають великий взаємозв'язок із розвитком здоров'я або хвороб, бачачи, що деякі елементи, такі як деякі типи дієт або вплив токсинів навколишнього середовища, можуть бути тригери канцерогенних процесів, розвиток ожиріння, інсулінорезистентності та ін.

Окрім важливості знання впливу зовнішніх факторів на наше здоров'я, вивчення епігенетичних механізмів має велике значення, оскільки, як показують деякі дослідження, воно може бути дуже корисним інструментом у вивченні та діагностиці деяких патологій, пов'язаних зі змінами в епігеном, а також при лікуванні різних захворювань, тому сьогодні потрібно бути обережним, роблячи висновки з цього приводу.

Нарешті, ще раз можна сказати, що здоровий спосіб життя, адекватна дієта, багата фруктами та овочами та обмеження впливу токсинів, має значний вплив, серед інших аспектів, на епігеном, а отже, і на наше здоров’я. Тому, хоча суб’єкт недостатньо вивчений і не маючи змоги придумати практично застосовні «рецепти», що впливають на нашу експресію гена на рівні епігенетичних міток, це ще одна причина намагатися вести максимально здоровий спосіб життя. щоб уникнути, наскільки це можливо, патологічних процесів.

Список літератури:

Тіффон С. Вплив харчування та епігенетики навколишнього середовища на здоров’я та хвороби людини. Int J Mol Sci. 2018, 19 (11)

Єпископ К, Фергюсон Л.Р. Взаємодія між епігенетикою, харчуванням та розвитком раку. Поживні речовини. 2015: 7, 922-947