Natura a wychowanie: co napędza otyłość i cukrzycę?
Nasze środowisko i styl życia mogą wpływać na funkcję naszych genów bez zmiany kodu genetycznego. Artykuł przeglądowy podsumowuje badania z ostatniej dekady, pokazując, w jaki sposób przyczynia się to do otyłości i cukrzycy typu 2.
Natura kontra wychowanie to zwrot, który wielu z nas zna. Nasze geny są odpowiedzialne za wiele naszych cech, ale wychowanie lub wpływy środowiska z pewnością mają do odegrania rolę.
Jeśli chodzi o otyłość i cukrzycę typu 2, łatwo jest kierować się prostym tokiem myślenia.
Jeśli konsekwentnie spożywamy więcej kalorii niż spalamy każdego dnia, przybieramy na wadze, a to predysponuje nas do rozwoju cukrzycy typu 2.
Nasze komórki tłuszczowe i trzustka regenerują się, gdy zmienimy styl życia i stracimy na wadze. Jednak to proste równanie pozostawia wiele pytań bez odpowiedzi.
Dlaczego niektórzy ludzie tracą na wadze szybciej niż inni, nawet jeśli stosują tę samą dietę lub schemat ćwiczeń? Dlaczego niektórzy ludzie zapadają na cukrzycę typu 2, a inni nie, nawet jeśli ich ryzyko genetyczne jest podobne?
Epigenetyka może zawierać odpowiedzi na niektóre z tych pytań. Stosunkowo młoda gałąź genetyki, epigenetyka, to badanie zmian funkcji genów bez żadnych zmian w kodzie genetycznym lub samym genomie.
Czy epigenetyka może wyjaśnić rosnące wskaźniki otyłości i cukrzycy typu 2?
Epigenomy są indywidualne i dynamiczne
Modyfikacje epigenetyczne są jednym ze sposobów wpływania na funkcjonowanie genu.
Metylacja DNA jest jednym z rodzajów modyfikacji epigenetycznej. Występuje, gdy małe chemiczne znaczniki zwane grupami metylowymi przyłączają się do zasad cytozyny w kodzie DNA. Ta metylacja wyłącza gen.
Dziedziczymy niektóre markery epigenetyczne od naszych rodziców, ale wiele z nich pojawia się spontanicznie i zmienia się w ciągu naszego życia, nadając każdemu z nas unikalny epigenom.
W artykule w czasopiśmie Metabolizm komórkowy, naukowcy z Uniwersytetu w Lund w Szwecji niedawno dokonali przeglądu badań z udziałem ludzi, w których badano, w jaki sposób metylacja DNA przyczynia się do otyłości i cukrzycy typu 2.
Charlotte Ling, profesor w Lund University Diabetes Center, wyjaśnia w komunikacie prasowym, że „epigenetyka jest wciąż stosunkowo nową dziedziną badań; jednak teraz wiemy, że mechanizmy epigenetyczne odgrywają ważną rolę w rozwoju choroby ”.
W artykule Ling wyjaśnia, że naukowcy odkryli szereg modyfikacji epigenetycznych w całym genomie, które mogą w pewnym stopniu przewidywać wskaźnik masy ciała danej osoby.
Porównując miejsca metylacji DNA w wysepkach trzustkowych - struktury wytwarzające insulinę - u osób z cukrzycą typu 2 i osób bez tej choroby, w jednym badaniu zidentyfikowano prawie 26 000 regionów, które różniły się między dwiema grupami.
Lind zaleca jednak ostrożność, ponieważ w tym momencie nie jest jasne, czy te zmiany są przyczyną czy skutkiem cukrzycy typu 2.
Dieta, ćwiczenia i starzenie się
Istnieje wiele dowodów łączących otyłość i cukrzycę z zachodnimi dietami zawierającymi wysoki poziom tłuszczu i cukru.
Badania epigenetyczne mogą nam powiedzieć, dlaczego.
„5-dniowa dieta wysokotłuszczowa, naśladująca dietę wielu otyłych osób, zmieniła zarówno ekspresję genów, jak i wzorce metylacji w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej człowieka” - wyjaśnia Ling.
„Co ważne, wydawało się, że łatwiej jest wywołać zmiany metylacyjne poprzez przekarmienie, niż odwrócić je dietą kontrolną” - kontynuuje.
Ćwiczenia wpływają również na epigenom. Zarówno pojedyncze sesje, jak i długotrwałe ćwiczenia zmieniły metylację DNA w mięśniach szkieletowych i tłuszczu, ale cele genów były inne.
„Epigenetyka może wyjaśnić, dlaczego różni ludzie różnie reagują na ćwiczenia” - komentuje Tina Rönn, autorka badania i badaczka z tytułem doktora pracująca z Ling.
Wraz z wiekiem nasz epigenom nadal się zmienia, wskazując palcem na starzenie się jako czynnik napędzający zmiany epigenetyczne. Badania łączą otyłość z epigenetycznym dryfem w miarę starzenia się osoby, ale jak i dlaczego tak się dzieje, nie jest w tej chwili jasne.
Co stanie się z następnym pokoleniem?
Badania na gryzoniach pokazują, że jedno pokolenie może przekazać niektóre markery epigenetyczne związane z otyłością i cukrzycą typu 2 następnemu pokoleniu. U ludzi ten rodzaj badań jest w powijakach, ale pojawiają się interesujące wyniki.
W jednym z badań dzieci matek, które w czasie ciąży chorowały na cukrzycę typu 2, były bardziej narażone na otyłość i cukrzycę typu 2 w późniejszym życiu niż dzieci matek bez cukrzycy.
Kilka badań pokazuje, że kiedy matki doświadczają głodu w czasie ciąży, ich dzieci są narażone na zwiększone ryzyko otyłości i nietolerancji glukozy, prawdopodobnie z powodu zmian w metylacji genu leptyny.
Jednak nie tylko matki pozostawiają swój ślad w epigenomie następnego pokolenia. Plemniki otyłych mężczyzn mają unikalne wzorce metylacji DNA, które zmieniają się po operacji bariatrycznej.
Co to oznacza dla naszego zdrowia?
Ling i Rönn sugerują wykorzystanie metylacji DNA w znanych miejscach w genomie jako biomarkerów, aby pomóc zidentyfikować osoby z wyższym ryzykiem zachorowania na otyłość i cukrzycę typu 2.
Z pomocą lepszych biomarkerów możliwe będzie pokazanie miejsc metylacji DNA, które są znaczącymi czynnikami ryzyka, a następnie użycie środków farmakologicznych do zmiany wzorca metylacji.
W rzeczywistości takie leki epigenetyczne już istnieją, a naukowcy przetestowali je w innych stanach, na przykład w niektórych typach białaczki.
Niedawne badanie wykazało, że leczenie rodzajem leku epigenetycznego, inhibitorem deacetylazy histonów o nazwie MC1568, poprawiło wydzielanie insuliny w wysepkach trzustkowych, które dawały osoby z cukrzycą typu 2.
„Przejściowy i odwracalny charakter modyfikacji epigenetycznych zapewnia otwarte pole do odkrywania celów dla przyszłych przewidywań i koncepcji terapeutycznych w otyłości i [cukrzycy typu 2]”.
Charlotte Ling i Tina Rönn
Należy pamiętać, że metylacja DNA to tylko jeden rodzaj modyfikacji epigenetycznej. Wraz z powolnym wyłanianiem się pola badawczego na horyzoncie, na horyzoncie pojawią się interesujące odkrycia.
Czas pokaże, czy raz na zawsze rozstrzygną debatę na temat natury i wychowania w otyłości i cukrzycy typu 2.
