Nutričná epigenetika a naše zdravie

14.10.2020

Výživa a epigenetika

Výživa má významný vplyv na naše zdravie. Nielen vďaka správnej výžive sa cítime zdravo, ale ovplyvňuje to aj náš genóm. Ľudský genóm sú všetky gény v našom tele a epigenóm sú všetky chemikálie, ktoré ovplyvňujú naše gény. Tieto chemikálie pochádzajú z environmentálnych faktorov a veľkým environmentálnym faktorom je jedlo, ktoré jeme. Nutričná epigenetika odhaľuje, ako má jedlo, ktoré konzumujeme každý deň, vplyv na chemické procesy v tele.

Čo je to epigenetika?

Epigenetika je štúdium modifikácií DNA, ktoré môžu zmeniť génovú expresiu a viesť k fenotypovým zmenám . Epigenóm označuje všetky chemické zlúčeniny, ktoré boli pridané do nášho genómu. Tieto chemické zlúčeniny regulujú všetky gény v našom genóme  . Ovplyvňujú spôsob, akým sú naše gény exprimované, riadením toho, ktoré gény sú zapnuté a vypnuté a ktoré proteíny sú produkované. Faktory životného prostredia, ako je strava a vystavenie účinkom karcinogénov, môžu viesť k epigenetickým zmenám . Epigenetické modifikácie zostávajú bunkovým delením a niekedy sa dedia od našich rodičov .

Epigenetické mechanizmy

Epigenetické mechanizmy zabezpečujú, aby sa proteíny produkovali na správnom mieste. Napríklad proteíny, ktoré pomáhajú pri vývoji kostí, sa neprodukujú vo svalových bunkách . Epigenetické mechanizmy nie sú vždy rovnaké. Môžu sa líšiť medzi ľuďmi, ako aj tkanivami a bunkami v tele . Bežnými príkladmi epigenetických modifikácií sú metylácia DNA a acetylácia histónov.

Metylácia DNA

Metylácia DNA je proces pripájania metylových skupín k segmentom DNA. Metylové skupiny sú atómy uhlíka a sú k nim pripojené 3 atómy vodíka  . Keď sa do génu pridajú metylové skupiny, vypne sa to a v dôsledku toho sa z tohto génu neprodukujú žiadne proteíny  . Metylácia DNA je nevyhnutná pre mnoho bunkových procesov, ale ak nie je správne regulovaná, môže prispieť k riziku ochorenia .

Metylácia DNA je regulovaná rodinou enzýmov nazývaných DNA metyltransferázy. V rodine DNA metyltransferázy sú 4 enzýmy: DNMT1, DNMT3A, DNMT3B a DNMT3L  . Všetky tieto enzýmy hrajú dôležitú úlohu pri zapínaní a vypínaní génov. Ak genóm nie je správne regulovaný, existuje riziko abnormalít chromozómov a vývoja rakoviny. DNMT1 je najpočetnejší zo všetkých 4 látok a hrá zásadnú úlohu pri udržiavaní DNA metyltransferázy.

DNA pozostáva zo 4 báz: cytozín, guanín, tymín a adenín. V ľudskom genóme sa nachádzajú zložky nazývané ostrovy CpG. Jedná sa o páry cytozín-guanín, ktoré sa opakujú . Metylácia DNA je adícia metylovej skupiny na cytozínový zvyšok v páre cytozín-guanín metylovým donorom  . Príkladom donoru metylu je S-adenosylmetionín. Táto chemikália je to, čo všetky 4 enzýmy v rodine DNA metyltransferázy používajú ako darcu metylu . V zdravom ľudskom genóme existuje niekoľko ostrovov CpG, ale prítomné sú zvyčajne metylované  . Počas vývoja rakoviny je prítomných menej metylácie génov a dochádza k nestabilite genómu, ako aj k poškodeniu DNA

Epigenetika a výživa

Epigenóm má schopnosť manipulácie. Epigenetické zmeny sa zvyčajne vyskytujú v ranom veku, ale zmeny, ktoré sa objavia v neskoršom veku, ako napríklad metylačné vzorce, sú tiež ovplyvnené výberom stravy a životného štýlu  . Často často nie sú to iba naše gény, ktoré spôsobujú tvorbu nádorov v tele. Pri štúdiu nutričnej epigenetiky môžeme vidieť, ako faktory životného štýlu ovplyvňujú vznik alebo prevenciu rakoviny . Príkladom je rakovina hrubého čreva. Výskum ukazuje, že 45% prípadov rakoviny hrubého čreva je možné vyhnúť zmenami stravovania a životného štýlu  . Je možné, že epigenetické modifikácie môžu byť použité biomarkery. Biomarkery sú merateľné látky v našom tele, ktoré naznačujú prítomnosť choroby  .

Spoločným znakom rakoviny je nekontrolovateľná proliferácia buniek. Konzumácia nedostatočného množstva potravy a jej nadmerná konzumácia môže viesť k množeniu buniek  . Nezdravá strava by teda mohla prispieť k rozvoju rakoviny.

Nutričná epigenetika

Nutričná epigenetika nám hovorí, že existuje niekoľko zložiek potravy, ktoré môžu buď zvýšiť riziko ochorenia, alebo pomôcť pri prevencii rakoviny ovplyvnením epigenetických modifikácií.

Niektoré živiny / potraviny, ktoré pomáhajú predchádzať rakovine epigenetickými účinkami, sú:

Polyfenoly (genisteín, resveratrol a e pigallocatechin-3-gallát)

Genisteín je chemická zlúčenina nachádzajúca sa v sójových bôboch  . Súvisí to so zníženým rizikom vývoja rakoviny prostaty a prsníka. Epigenetické mechanizmy zodpovedné za tieto účinky sú demetylácia promótorov podieľajúcich sa na týchto rakovinách a inhibícia DNA metyltransferázy.

Resveratrol je zlúčenina nachádzajúca sa v hrozne a arašidoch. Rovnako ako genisteín je spojený so zníženým rizikom rakoviny prostaty a prsníka prostredníctvom inhibície DNA metyltransferázy. Táto zlúčenina tiež znižuje expresiu androgénu  .

Epigallocatechin-3-gallate je zlúčenina nachádzajúca sa v zelenom čaji, o ktorej je známe, že znižuje rast nádorov v pankreatických bunkách a pomáha indukovať apoptózu (smrť buniek), ktorá pomáha ničiť rakovinové bunky. Epigenetické modifikácie spojené s touto zlúčeninou sú inhibícia HDAC a potlačenie metylácie promótora  .

Izotiokyanáty

Izotiokyanáty sa nachádzajú v krížovej zelenine (kel, brokolica, kapusta atď.). Toto je užitočná zložka potravy, pretože súvisí so zníženou tvorbou nádoru v pľúcnych bunkách a tiež pomáha pri apoptóze

Kyselina linolénová

Táto zlúčenina sa nachádza v ľanových semenách a bolo preukázané, že redukuje rakovinu vaječníkov a pomáha pri kognitívnych funkciách  . Kyselina linolénová je spojená so zníženou expresiou enzýmov nazývaných COX1 a COX2, ktoré sú zápalovými enzýmami.

Folát

Folát je forma vo vode rozpustného vitamínu b a je možné ho získať konzumáciou správneho množstva tmavozelenej listovej zeleniny . Epigenetický mechanizmus, ktorým je kyselina listová, zohráva úlohu pri metylácii IGF2. IGF2 je gén, ktorý produkuje proteín nazývaný rastový faktor podobný inzulínu  . Rastový faktor podobný inzulínu podporuje diferenciáciu zdravých buniek . Vedci sa stále snažia pochopiť, aké účinky má variabilita metylácie DNA na vývoj plodu. Štúdie však ukazujú, že metylácia DNA rastového faktora podobného inzulínu môže ovplyvniť rast a vývoj plodu  . Abnormálna pôrodná hmotnosť plodu súvisí s vyšším rizikom cukrovky typu 2 a kardiovaskulárnych chorôb v neskoršom veku. V niektorých prípadoch je abnormálna hmotnosť plodu spojená s nezdravou telesnou hmotnosťou v neskoršom veku, ba dokonca s obezitou. Vedci sa tiež domnievajú, že vývoj plodu súvisí s dlhodobým programovaním metabolických dráh  .

Vitamíny skupiny B

Kyselina listová a vitamín b12 sú veľmi prospešné pre naše gény. Ukázalo sa, že kyselina listová a vitamín b12 majú vplyv na metyláciu DNA rôznych génov v tele  . Niektoré z týchto génov pomáhajú vo vývojovom procese . Vitamíny skupiny B sú súčasťou metabolizmu uhlíka, a preto sa podieľajú na regulácii procesu metylácie DNA  . Zistilo sa, že suplementácia vitamínu b12 počas tehotenstva ovplyvňuje vzory metylácie DNA u dojčiat .

Živiny, ktorým sa treba vyhnúť

Je zrejmé, že existujú niektoré zložky potravy, ktorým by sme sa mali vyhnúť pre zdravú génovú expresiu . Trans-mastné kyseliny sa nachádzajú v spracovaných potravinách a v niektorých prípadoch sú obsiahnuté v mäse. Západná pologuľa produkuje veľa potravín obsahujúcich trans-mastné kyseliny, takže je treba mať na pamäti túto zlúčeninu.

Trans-mastné kyseliny spôsobujú hypometyláciu v mozgu a tiež v géne ER (gén pre estrogénový receptor)  . Strava s vysokým obsahom tukov je spojená s rizikom rakoviny prsníka  . Tehotné matky by sa mali vyhnúť mastným kyselinám, pretože štúdie na zvieratách preukázali hypometyláciu v mozgu potomkov .

Niektoré z najbežnejších potravín obsahujúcich trans-mastné kyseliny sú (10) :

  • rýchle občerstvenie
  • smotana na kávu
  • mrazená pizza
  • dezerty
  • margarín

V roku 2015 sa americký Úrad pre potraviny a liečivá rozhodol začať znižovať americkú spotrebu trans-tukov tým, že spoločnostiam dal 3 roky preformulovať svoje spracované potraviny tak, aby opustili OUT trans-tuky. To v nádeji, že sa zníži počet úmrtí na kardiovaskulárne choroby a infarkty .

Prečo sa zameriavať na výživu?

Existuje značné množstvo aspektov, ktoré nemôžeme ovplyvniť, pokiaľ ide o naše gény. Výživa je však mimoriadne dôležitým prvkom nášho epigenómu. Vitamíny a živiny v našej potrave poháňajú naše telo. Akonáhle sú v tele, vstupujú do metabolických dráh, ktoré z nich robia užitočné molekuly  . Metylové skupiny sú produkované metabolickou cestou. Ako už bolo spomenuté, metylácia môže vážne zmeniť génovú expresiu  . Konzumácia zdravej výživy plnej správnych živín zaisťuje zdravý prejav génov .