Tel: 0898 604 751 | 0886 638 311 | E-mail: [email protected]

suntem

„Nu se știe nimic până nu încearcă”.

Această frază pe jumătate glumitoare din romanul Nebunie a lui Terry Pratchett poate fi aplicată cu toată forța științei biologice experimentale, în special descoperirilor sale fenomenale recente. Aceste noi date, schimbând percepția noastră despre ereditate, vor fi discutate mai jos.

Secvențierea cu succes a întregului genom uman, finalizată în 2001, nu a fost încă suficient evaluată. Cunoașterea acestor informații dezvăluie posibilități incredibile. De fapt, omenirea a primit în mâinile sale un instrument excepțional. Aplicațiile sale prin manipularea și clonarea genelor par nesfârșite. De fapt, secvențierea în sine a adus mai multe surprize. Faptul că genele noastre sunt mult mai mici decât era de așteptat, doar 20-25 mii, a făcut o impresie puternică. Este mai impresionant faptul că numărul lor este mai mult sau mai puțin același cu cel al rudei noastre cele mai apropiate - cimpanzeul. Acest lucru ridică imediat întrebarea interesantă: dacă genele noastre și cele ale maimuței mari sunt aceleași ca număr și specii, atunci de unde provin diferențele? Răspunsul constă în reglementarea activității lor. În funcție de cine și la ce oră sunt active, diferitele trăsături ale organismului se manifestă și se dezvoltă. Se acceptă faptul că genele care funcționează la un moment dat sunt numite active, iar cele care sunt „excluse” - reprimate (reduse la tăcere).

Pe de altă parte, o întrebare extrem de importantă care a rămas nerezolvată de mult timp este cum dezvoltă o singură celulă un întreg organism format din diferite țesuturi și organe? Nu toate celulele sale conțin același ADN?! Aparent, dezvoltarea de la un ovul fertilizat la un organism întreg, complet și apoi îmbătrânirea acestuia este opera aceleiași reglări a activității. Cum arată o persoană, se simte și este sănătoasă depinde nu numai de genele pe care le are, ci și de care dintre ele funcționează și care sunt „tăcute”. Deci, oamenii de știință încearcă să înțeleagă exact asta -

Care sunt mecanismele care activează o genă

Știința care se ocupă de această problemă se numește epigenetică (din greacă: epi - super-, supergenetică). În 5-6 ani de dezvoltare modernă, epigenetica a acumulat date și descoperiri care ne oferă o viziune mult mai largă asupra dezvoltării și sănătății umane, precum și a relației noastre cu mediul. Dar cum este reglarea genelor și astfel încât organismul să se dezvolte în mod corespunzător, previzibil și intenționat?

Se știe de mult că ADN-ul este ambalat într-un mod strict definit în nucleu. Cum altfel ar putea fi „umplut” un ADN lung de 2 metri într-un nucleu de doar câțiva microni? Acest ambalaj se face într-un mod strict definit folosind proteine ​​specifice numite histone. Datorită lor, lungimea moleculei este scurtată de peste 40.000 de ori! În același timp, însă, ambalajul este atât de precis încât permite toate procesele normale ale celulelor, cum ar fi rescrierea și traducerea informațiilor genetice, să fie efectuate cu precizie.

În acest timp, are loc controlul epigenetic și reglarea activității genelor. Controlul se face în principal prin modificări chimice asupra moleculei de ADN în sine sau prin modificări ale histonelor. Ele nu afectează codul, dar sunt esențiale pentru transmiterea corectă a eredității. Modificările epigenetice pot fi influențate de dietă, stilul de viață, stresul și mediul în care trăim - poluate sau curate. Cu alte cuvinte, epigenetica reflectă modul în care trăim, felul în care iubim, felul în care mâncăm. Și oamenii de știință sunt deja convinși că aceste schimbări persistă și apoi se manifestă în generația noastră - copiii noștri și chiar nepoții! Ele sunt deja conservate în epigenom, așa numite prin analogie cu genomul care transportă datele privind reglarea genelor.

Să presupunem că bunicul meu a fumat 20 de țigări pe zi de ani de zile, chiar înainte de nașterea tatălui meu. Apoi, chiar dacă nu am fumat niciodată, eu și copiii noștri avem un risc mai mare de a dezvolta boli pulmonare, cum ar fi emfizemul sau astmul.!

Fumători, gândește-te la ceea ce faci nepoților și strănepoților tăi nevinovați! Efectul factorilor nocivi precum fumatul, consumul de alcool și droguri, excesul de greutate asupra epigenomului și, prin urmare, asupra generațiilor viitoare abia acum începe să fie înțeles și evaluat.

Să vedem ce știm și ce presupunem despre epigenetică și impactul acesteia asupra noastră?

Gemenii identici nu sunt identici din punct de vedere epigenetic

Cel mai izbitor exemplu al modului în care ne afectează epigenetica sunt gemenii identici. Ele provin din împărțirea unui singur zigot (ou fertilizat) și se crede că sunt identice genetic. Cu toate acestea, ele nu arată exact la fel. Acestea diferă într-o serie de caracteristici. Suferă de boli diferite și nu trăiesc aceeași perioadă de timp. Prin urmare, întrebarea care sunt mecanismele moleculare care determină diferențele urmează destul de logic. Cum se explică faptul că, în ciuda aceluiași genom, doar unul poate avea schizofrenie sau Alzheimer, iar celălalt poate dezvolta cancer?


Imagine: Dreamstime
Pentru a dezlega acest mister, oamenii de știință din diferite țări au efectuat un studiu la scară largă cu gemeni identici cu vârste cuprinse între 3 și 74 de ani, comparând profilurile epigenetice și diferențele din fiecare pereche. Rezultatele au arătat că copiii erau foarte asemănători între ei. Odată cu înaintarea în vârstă, există diferențe tot mai mari între profilurile gemenilor. Este deosebit de interesant faptul că sunt și mai semnificative la adulții care au petrecut o cantitate mică de timp împreună și au condus un stil de viață foarte diferit. Toate acestea au dus la faptul că genele au fost exprimate diferit.

Dieta noastră ne afectează epigenetica

Ayurveda, vechea știință indiană a vieții sănătoase, spune: „Suntem ceea ce mâncăm”. Ceea ce mâncăm și exact modul în care diferite alimente și ingrediente afectează sănătatea sunt întrebări de actualitate și extrem de interesante. Din păcate, în viața noastră de zi cu zi agitată, rareori acordăm atenție tipului și calității felurilor de mâncare.

Suntem întotdeauna gata să discutăm cele mai noi tendințe în alimentația sănătoasă. Un articol de zi cu zi sau un interviu de televiziune despre alimente și dietă ne atrage atenția într-o clipă. Dar apoi uităm rapid ceea ce am învățat și conducem așa cum știm. Și ne lipsește faptul că ne rănim nu numai pe noi înșine, ci și pe generația viitoare și chiar generația generației noastre ... Cum este posibil acest lucru? - ar întreba orice persoană rezonabilă. Aceasta este doar mâncare, o sursă de energie de care avem nevoie. Nu este o exagerare că ne poate schimba, chiar și generațiile?! Cu toate acestea, se dovedește că acest lucru este adevărat, deoarece alimentele ne afectează epigenomul.

Pentru a înțelege cum funcționează acest lucru, trebuie să apelăm la exemplele celui de-al doilea război mondial. Oamenii de știință au observat că un grup de femei olandeze însărcinate care trăiau în condiții extrem de dificile erau subnutriți, dând naștere la mulți bebeluși mici. În mod surprinzător, chiar și atunci când condițiile s-au îmbunătățit, copiii acestor părinți olandezi au avut, de asemenea, o generație foarte mică. Se știe că

este nevoie de mii, chiar milioane de ani pentru a schimba informațiile genetice

Deci, cum este posibil ca dietele să ne schimbe informațiile genetice fără a schimba molecula de ADN? Inexplicabilă până acum câțiva ani, această întrebare are acum interpretarea sa științifică la nivel molecular.

Efectul foametei observat în generația acestor femei olandeze se datorează schimbărilor în epigenetica lor și mai precis în metilarea moleculei de ADN. Acesta este un proces în care se adaugă grupări metil fără modificarea codului din interior. Adăugarea determină dacă o genă va fi exprimată în celulă și va determina să rămână o cicatrice sau va rămâne tăcută. În timpul diviziunii celulare, noile grupări metil se atașează la ADN-ul nou sintetizat. În acest scop, au nevoie de o aprovizionare constantă de noi grupuri, a căror sursă este hrana. Moleculele care donează grupări metil în celulele noastre sunt metionina, betaina și colina. Acidul folic joacă, de asemenea, un rol important în acest proces. Pe lângă moleculele donatoare, celulele au nevoie de compuși pentru transportul grupărilor metil în corpul uman. Astfel de molecule de transport sunt vitamina B12 și zinc. Studiile efectuate la șoareci și oameni au arătat că privarea lor de corp are consecințe grave asupra metilării ADN-ului.

Foamea și lipsa acestor nutrienți și minerale în dieta femeilor olandeze au dus la tulburări ale epigeneticii lor. Aceste tulburări le-au afectat generațiile.

Studiile practice efectuate pe oameni sunt foarte rare și, prin urmare, rozătoarele sunt cele mai des utilizate pentru a găsi o legătură între hrană și modificările epigenetice. În 1998, echipa doctorului Keig Cooney de la Universitatea din Arkansas a început să hrănească șoareci maronii însărcinați cu diferite cantități de metionină, acid folic și zinc. Și cu cât conținutul acestor substanțe în alimente este mai mare, cu atât nou-născuții erau mai sănătoși și mai susceptibili la diferite boli (inclusiv cancerul). Blana lor, pe de altă parte, avea o culoare maro mult mai bogată decât descendența șoarecilor înfometați.

Modificările din dieta animalelor de experiment duc la metilarea diferită a genelor responsabile de culoarea blănului și, în consecință, la variații mari ale culorii șoarecilor, care sunt identice genetic.

Un alt exemplu notabil sunt albinele. Se reproduc prin partenogeneză (din parthenos - fecioară și geneză - naștere). În acest proces, embrionul se dezvoltă fără fertilizare, doar de către femele. Generația rezultată este complet identică în ADN. Ciudat,

în funcție de hrana larvelor, acestea se transformă în albine lucrătoare sau albine regine

ADN-ul este complet același în ambele tipuri. Numai condițiile în care larvele sunt crescute, modul în care sunt hrănite, determină caracteristicile lor fiziologice și comportamentale. Suntem deja convinși că dieta noastră ne afectează epigenetica și, prin urmare, modul în care vom realiza informațiile noastre genetice?

O dietă variată și sănătoasă este una dintre cele mai sigure căi către un epigenom „sănătos” - cu metilarea corespunzătoare a genelor și modificări chimice adecvate ale proteinelor care organizează ADN-ul. Acest lucru determină sănătatea noastră, sănătatea copiilor noștri și a lor. Prin urmare, trebuie să știm că alimentele bogate în acid folic, cum ar fi legumele cu frunze, citricele și căpșunile, sunt foarte utile pentru celulele noastre, deoarece acestea furnizează corpului nostru grupări metil, care sunt necesare pentru reglarea epigenetică a genelor. Vitamina B12, care se găsește în pește, carne, lapte și ouă, este, de asemenea, un donator al acestor grupări metil.

Pentru a îmbunătăți tonul și a recâștiga o bună dispoziție, este bine să urmați exemplul francezilor: un pahar de vin roșu în timpul mesei. Resveratrolul din el este o substanță cu puternice proprietăți antioxidante. Are un efect minunat asupra sănătății și a speranței de viață.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că vinul conține și alcool și are capacitatea de a interacționa cu acidul folic și de a confunda metilarea ADN-ului, care este o condiție prealabilă pentru bolile maligne. De aceea, sfatul sensibil este să vă opriți pentru un pahar de băutură.

Nici nu ar trebui să ne gândim la o țigară. Fumul de țigară, pe lângă faptul că dăunează direct moleculei de ADN, conține și ingrediente dăunătoare care perturbă serios metilarea ADN-ului, iar acest lucru ar putea duce și la cancer. Cu alte cuvinte, trebuie să mâncăm epigenetic în mod corespunzător pentru a fi sănătoși și noi și generația noastră.

Dragostea și îngrijirea materne predetermină viitorul copilului

Datele dintr-o serie de studii arată că epigenele embrionului în curs de dezvoltare și ale nou-născutului sunt deosebit de sensibile la expunerea la factori nocivi de mediu și la nutriția maternă, precum și la îngrijirea și dragostea materne. Cel mai bine documentat exemplu de programare epigenetică este efectul pe care îngrijirea maternă îl are asupra expresiei genei GR (receptor glucocorticoid) în creierul șobolanului. Cantitatea de GR din hipocampus afectează activitatea genelor din alte glande și determină împreună sensibilitatea unui individ la stres.

La șobolani, la fel ca în multe alte specii (inclusiv oamenii), femelele diferă în ceea ce privește îngrijirea pe care o acordă descendenților lor. Folosind acest fapt, cercetătorii au împărțit șobolanii mame în două grupuri diferite. „Îngrijitorii” erau mame care se dedicau în totalitate creșterii copiilor, adesea lins și îngrijit de ei. Grupul de mame „neîngrijitoare” se angajează în aceste activități mult mai rar. Când descendenții lor au crescut, cercetătorii au observat diferențe semnificative în comportamentul și susceptibilitatea lor la stres. De exemplu

descendenții mamelor „îngrijitoare” au arătat semnificativ mai puțină frică

și anxietate atunci când sunt plasate într-un mediu nou. Au fost mai adaptabili, au explorat cu îndrăzneală noul mediu și au început să consume alimente în acest mediu mai devreme decât descendenții celuilalt grup. Copiii celor „fără grijă” au fost mult mai sensibili la stres, au prezentat o emoționalitate crescută și abilități cognitive afectate în comparație cu ceilalți.

Concluzia evidentă a acestor studii este că descendenții mamelor nepăsătoare, neatente sau depresive sunt mai predispuși la stres și mai puțin adaptabili decât generația mai îngrijitoare. Până acum nimic surprinzător. Întrebarea este: factorii genetici sau epigenetici sunt responsabili pentru diferențele de comportament și susceptibilitatea la stres?

Pentru a răspunde, cercetătorii au efectuat un al doilea experiment - șobolanii născuți din mame „îngrijitoare” au fost dați pentru reproducere de către „neingrijitori” și invers. Rezultatele au fost extrem de interesante și oarecum șocante: descendenții „îngrijitorilor”, care, totuși, au fost crescuți de celălalt grup, s-au comportat în același mod ca și proprii copii ai „neingrijirii”.

Aceste studii arată că susceptibilitatea la stres a descendenților este determinată nu de mama biologică, ci de comportamentul părintesc al mamei adoptive. Diferențele nu se datorează factorilor genetici ereditari, ci schimbărilor epigenetice cauzate de dragostea și îngrijirea părintească pe care șobolanii le primesc în prima săptămână de viață.

Fără îndoială, cea mai interesantă și mai importantă întrebare este: sunt aceste rezultate valabile pentru oameni?

De mult timp nu a fost un secret faptul că experiențele copilăriei timpurii pot avea efecte profunde, pe termen lung, asupra comportamentului. Paralela dintre studiile efectuate la șoareci și oameni arată foarte clar că atitudinea, grija și dragostea părinților au un efect epigenetic de durată asupra comportamentului descendenților lor. Prin urmare, îngrijirea părintească poate avea un impact mult mai mare asupra vieții copiilor noștri decât ne-am imaginat vreodată.

Înțelegerea mecanismelor epigenetice care stau la baza acestor efecte pe termen lung ne poate ajuta să influențăm și poate într-o zi chiar să „vindecăm” programarea epigenetică, care creează sentimente de anxietate și stres sever.

Epigenetica are vreo legătură cu bolile umane?

Recent s-a demonstrat că epigenetica unui individ îi afectează susceptibilitatea la boli. S-a dovedit că unele probleme s-au dovedit a avea o astfel de origine - cum ar fi sindromul Beckwith-Weidemann, Prader-Willi, sindromul Silver-Russell, sindromul Rett, alfa-talasemia și multe altele.

Deși realizările epigeneticii sunt relativ recente, ele dau motive să credem că în viitorul apropiat această știință promițătoare va intra serios în abordările standard de diagnostic și terapeutice.

Articolul a fost publicat în numărul 11/2009 al revistei 8.

Conf. Dr. Georgi Miloshev și conf. Dr. Milena Georgieva au fost prieteni ai „8” încă de la începuturile sale, deoarece sunt oameni de știință competenți, povestitori excelenți și mai ales OAMENI ADEVĂRATI care doresc să trăiască într-o lume mai bună și faceți tot posibilul pentru asta. Încă din toamna anului 2009, pe paginile „8” conf. Univ. Prof. Miloșev și conf. Univ. Prof. Georgieva au scris un articol despre epigenetică, că „noi suntem modul în care trăim” și nici ADN-ul, nici altcineva nu este de vină pentru majoritatea dintre noi.acidente în viață.

În 2014, din nou în „8”, oamenii de știință au aruncat o „bombă”, avertizând oamenii să nu consume alimente cu anumite culori, deoarece sunt permise, dar conform studiilor genetice efectuate în laboratorul lor, acestea sunt dăunătoare. Trei ani mai târziu, zeci de producători sunt acum obligați să se conformeze descoperirii lor. Din ce în ce mai des citim pe etichete: „fără coloranți, fără E”.