Epigenetika mikrobiális szempontból; •

mondja Plösch

  • Ön itt van:
  • Mikroökológiai Intézet
  • Szemináriumok
  • Szimpózium a mikrobiómadiagnosztikáról
  • Epigenetika mikrobiális szempontból

Epigenetika mikrobiális szempontból

Tanulmányok azt mutatják, hogy összefüggés van a kisgyermekkori fejlődés környezeti tényezői és a későbbi egészség között. Ezt jól kutatták, különös tekintettel a perinatális táplálkozásra és az elhízás kockázatára. A kutatók az epigenetikus módosításokat tárgyalják a lehetséges mechanizmusok egyikeként. A bélben megváltozott mikrobiota tehát metabolikus termékei révén megváltoztathatja az emberi epigenomot.

Az emberi genom projekt egykor ígéretes csillag volt a tudományban. Mivel a genetikai kód, oly sokan hitték, szinte minden emberi betegség kulcsa. De gyorsan kiderült, hogy a gének nem minden. "Mivel a genetikai információ az ember teljes szerkezetének és megjelenésének csak egy részét tárja fel" - mondja dr. Torsten Plösch, a hollandiai Groningeni Egyetemi Női Klinikáról tartott előadása során a mikroökológia 4. speciális konferenciáján, 2016. október 15-én Herbornban.

Az epigenetikus módosítások szabályozzák a gének olvasási gyakoriságát

Világossá válik, hogy például a vese-, a máj- és a bőrsejtek összehasonlításakor nem minden sejt minden génjét olvassák fel és fordítják át fehérjékké ugyanolyan gyakorisággal. Mindegyiknek ugyanaz a genomja van egy személyben, de teljesen más feladatokat látnak el. Az epigenetikus folyamatok felelősek ezért. Ellenőrzik, hogy mely géneket olvassák és mikor. Az elmúlt években egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy a bélben lévő mikrobiom az epigenetikus folyamatokat is irányítja - hogyan lehet egy olyan fiatal kutatási terület témája, amely csak öt éve dolgozik intenzíven ezen a kérdésen.

Plösch „Az egészség és a betegség fejlődési eredete” kutatási területén a tudósok az emberek perinatális fejlődésével foglalkoznak. Azt vizsgálják, hogy például az apa és az anya étrendje, de a környezeti tényezők, például a stressz vagy a vegyi anyagok is, hogyan befolyásolják a növekvő gyermek későbbi betegség kockázatát. "Úgy gondoljuk, hogy a kisgyermekkori táplálkozás és más tényezők közötti összefüggés epigenetikai változások révén befolyásolhatja az időskorú emberek egészségét" - mondta Plösch előadásában.

A Barker-hipotézis

A perinatális fejlődés kutatási területét David Barker brit epidemiológus (1938 - 2013) kezdeményezte. Megjegyezte, hogy az 1970-es években Nagy-Britannia szegény régióiban nőtt a szívkoszorúér-betegség. Barker a jelenséget olyan tényezőknek akarta tulajdonítani, amelyek már gyermekkorukban befolyásolták az emberek ezeket a régiókat. Tehát Barker csapata csapódott és fésülte a brit kórházak archívumait, hogy több ezer brit születési súlyát katalogizálja.

A születési súly és a betegség kockázata közötti kapcsolat

Második lépésként a Barker környéki kutatók megpróbálták megtalálni azokat a gyerekeket, akik a vizsgálat idején 60 év körül voltak. A tudósoknak ez sikerült 10 141 férfit és 5585 nőt. A házasság után megváltozott leánykori név megnehezítette a nők számára a keresést. "Az adatokat különféle klinikai képek publikációinak egész sorozatában dolgozták fel" - mondja Plösch. „De ezek mind ugyanazt a jelenséget tükrözik: Az ideális születési súlyú gyermekeknél alacsonyabb a betegség kockázata idős korban, mint a rendkívül magas vagy alacsony születési súlyú gyermekeknél.” 1 Az adatok egyértelmű összefüggést szolgáltattak a születési súly és a betegség kockázata között, de sok kérdést megválaszolatlanul hagytak.

A Baker-adatok problémája a következő volt: például az anyák étrendje és életmódja terhesség alatt nem ismert. De itt is az egészség és a betegség kulcsa lehet.

A holland éhíntél és utódai

Az 1944/45-ös holland éhes télen, a német megszállás idején a legtöbb holland ember nem fogyasztott naponta 1000 szénhidrátalapú kilokalóriánál többet. 20 000 ember éhen halt. Az éhező tél után a szövetségesek felszabadították Hollandiát, és az élelmezési helyzet hirtelen javult. A mintegy 4 hónapig tartó drámai körülmények felhasználásával a tudósok megvizsgálták, hogy a terhesség alatti éhezés miként befolyásolja az utódok életét felnőttkorban.

„Az adatok arra utalnak, hogy a pre-diabéteszes faktorokat az éhezés elősegíti a terhesség mindhárom trimeszterében. Más súlyos betegségeket, például az emlőrákot vagy a krónikus obstruktív tüdőbetegséget (COPD) azonban elsősorban az első trimeszterben az ételhiány befolyásolta. ”2 Más vizsgálatok kimutatták, hogy az éhség mellett az egzisztenciális stressz és egyéb tényezők is fontos szerepet játszanak a terhességben. az utódok fejlődése játszik.

"Hipotézisünk ezekből a megállapításokból származott, miszerint a korai környezeti tényezők hosszú távú hatásait a fontos szabályozó tényezők epigenetikai módosítása közvetíti" - magyarázta Plösch. A szülők átadják "tapasztalataikat" utódaiknak a DNS epigenetikai módosításainak segítségével. "Viszont másképp reagálnak a környezetből származó ingerekre."

Mi az epigenetika?

Az epigenetika azokat a tényezőket foglalja össze, amelyek csak ideiglenesen határozzák meg egy gén aktivitását és ezáltal a sejt fejlődését. Az epigenetikai módosítások befolyásolják a DNS olvasási mintázatát azáltal, hogy a DNS egyes szakaszait könnyebben vagy nehezebben hozzáférhetõvé teszik az enzimek olvasásához. A változások állhatnak DNS-metilációban, a hisztonok módosításában vagy a telomerek gyorsított lebontásában. Csak egy szervezet megjelenésekor figyelhetők meg; a DNS teljesen megmarad szekvenciájában.

„Az epigenetikus folyamatok élénk példája a hernyók és a pillangók. Mindkettőnek pontosan ugyanaz a genomja. Mivel mindkét lény génje eltérően olvasható az epigenetikai folyamatokon keresztül, a hernyó és a pillangó annyira másképp néz ki ”- magyarázta Plösch. Emberben az epigenetikus folyamatok biztosítják többek között azt, hogy az őssejtek különböző testsejtekké fejlődnek, például vese-, máj- és agysejtekké. A DNS-mutációkkal ellentétben az epigenetikai változások reverzibilisek. Át lehet adni őket, de nem feltétlenül, a leánysejtekre. De mi befolyásolja az organizmus epigenetikus folyamatait?

Hogyan változtathatja meg az étrend az epigenomot

Plösch a sárgabőrű agouti egerek segítségével szemléltette az étrend hatását az epigenomra. Egerekben az utód szőrzetének színe az anya étrendjétől függ. Ha a nőstény különösen metilben gazdag étrendet kap, barnás vad típusú hímvel párosítva kevesebb sárga színű utódot szül, mint a metilben szegény étrenddel. Az utódok szőrzetét kódoló DNS-szakaszok már nem olvashatók. 3 "A sárga szőrzet ezután átadja helyét a barnás vad típusú szőrzetnek - az itteni étrend közvetlenül befolyásolja az epigenomot" - mondja Plösch.

A DNS-metiláció generációkon keresztül továbbadható

A vemhes egerek éhezési modellje azt is megmutatta, hogy a DNS-metiláció nemzedékeken át továbbadható. 4 Még a második generációban is mérhető módon megváltoztak a gének olvasási mintázata az egerek utódainál, akik a terhesség alatt csak egy összehasonlító csoport kalóriájának felét kapták: a máj zsírsav-anyagcseréjének génjeit ezeknél az állatoknál lényegesen ritkábban olvasták el, mint a normál utódoknál. etetett egerek. A tudósok megerősítették megfigyeléseiket a metilációs szintről a különböző szervekben és az utódok spermájában.

"Időközben számos olyan tényező ismert, amelyet epigenetikailag megváltoztathat az anya étrendje" - mondja Plösch, "de egyik tényező sem változik drámai módon." Inkább a sok apró változás hozzáadása az utódok anyagcseréjének teljes megváltozásához vezet. változás, foglalta össze Plösch.

Hogyan befolyásolhatják a baktériumok (d) az epigenómot

Sokáig csak keveseket érdekeltek a belekben lévő baktériumok. "De egy bizonyos ponton az anyagcsere-kutatás során már nem hagyhatta figyelmen kívül a mikrobiotát" - mondja Plösch. A következő kérdések merültek fel: Van-e hosszú távú következménye a bélmikrobiom változásának az epigenómára? És vannak-e kölcsönhatások a baktériumok és az epigenom között? A válaszok megtalálása érdekében Plösch tudósai azt vizsgálták, hogy az üvegtej az anyatejhez képest hogyan befolyásolja a csecsemők bélmikrobiomját. 13.

A táplálkozás, a bélbaktériumok és az epigenom kapcsolata

Az olyan anyatejbaktériumok, mint a bifidobaktériumok vagy a ruminococcusok, folsavat termelnek - ez az anyag felhasználható a DNS-metiláció fokozására. "Itt van összefüggés a táplálkozás, a bélbaktériumok és az epigenóm között" - magyarázta Plösch -, de még nem tudjuk megmondani, hogy a különböző étrendek valóban más epigenómához vezetnek-e a csecsemőben. "

Egy dolog biztos: a bél mikrobiota összetételét befolyásolhatják étrend és egyéb tényezők, például az antibiotikum terápiák. Összetételétől függően a bélbaktériumok különböző anyagcseretermékeket termelnek. „Elképzelhető, hogy elsősorban a bélsejteket, de a bélben lévő immunsejteket, a portális véna vagy a máj sejtjeit is elérik ezek a metabolitok. Ott vagy a metilezés szubsztrátjai, vagy befolyásolnak bizonyos enzimeket, amelyek részt vesznek az epigenetikus folyamatokban "- összegezte Plösch. "A gének olvasási mintázatának ilyen módon bekövetkező változásai sokáig fennmaradhatnak."

Pontosításra szorul: Hány bakteriális metabolit jut el a test belsejébe?

Mely élelmiszerek alakulnak metabolikus termékekké a belekben, amelyek befolyásolják az epigenómot, még mindig nem ismert. Most tisztázni kell, hogy behatol-e és hány bakteriális metabolit behatol-e a bél nyálkahártyájába, és epigenetikusan megváltoztatja-e a test különböző sejtjeit. A jövőben alaposabban meg kell vizsgálni a terhesség alatti magas folsavdózisok hatását a baba epigenomjára is.