Jak dieta może zmienić swoje DNA

Żywieniowcy od dawna wiedzą, że „jesteś tym, co jesz” to nie tylko wyrażenie. Ostatnie badania sugerują, że to, co jesz, wpływa na ciebie, a czasem nawet na twoje dzieci i wnuki.

Tej zimy Nestlé zwołało cenionych ekspertów w dziedzinie zdrowia ludzi i zwierząt, aby porozmawiać o przyszłości nauki o żywieniu. Jednym z tematów do wyłonienia był epigenetyczny wpływ diety i stylu życia na indywidualne zdrowie. Epigenetyka to nauka o tym, jak różne sygnały biologiczne i środowiskowe wpływają na ekspresję genów. Zamiast zmieniać samo DNA, sygnały epigenetyczne mogą, na przykład, powodować zmiany w liczbie grup chemicznych metylowych dołączonych do genu, włączając go lub wyłączając. Dieta danej osoby jest ważnym źródłem sygnałów epigenetycznych, a naukowcy badają obecnie, jak nawyki żywieniowe modyfikują ekspresję genów u dorosłych i ich potomstwa. Zrozumienie tej zależności może pomóc naukowcom w identyfikacji składników odżywczych, które mogą pomóc w zapobieganiu lub leczeniu chorób takich jak otyłość, cukrzyca, choroba wieńcowa, rak i choroba Alzheimera.

W Centrum Badawczym Nestlé w Lozannie, w Szwajcarii, ponad 550 naukowców, asystentów badawczych i techników napędza naukę i technologię dla wszystkich firm Nestlé na całym świecie. Obejmuje to badanie zależności między dietą a zdrowiem człowieka. Epigenetyka staje się coraz ważniejsza w tej pracy, mówi Irma Silva-Zolezzi, lider Platformy Żywienia Matek w Centrum Badawczym Nestlé. „Jest to krytyczne, aby zrozumieć rolę żywienia w transgeneracyjnego zdrowia, zwłaszcza między matką a dzieckiem,” mówi. Epigenetyka wpływa na różnicowanie komórek i kształtuje, jak komórki funkcjonują w dłuższej perspektywie, co czyni go niezbędnym do zrozumienia, jak żywienie w czasie ciąży może wpływać na wiele pokoleń.

Badania epidemiologiczne pokazują, jak pewne ekspozycje ukształtowały zdrowie konkretnych populacji w czasie, zwłaszcza między matką a dzieckiem. Jednym z najsłynniejszych przykładów jest holenderska zima głodu. W 1944 r. głód uderzył w zachodnią Holandię, zmuszając mieszkańców – w tym ciężarne matki – do życia na 400 do 800 kalorii dziennie. Kiedy później naukowcy badali dzieci poczęte, noszone lub urodzone w tym okresie, stwierdzili podwyższone wskaźniki otyłości, zmieniony profil lipidowy i choroby układu krążenia w wieku dorosłym.

Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób epigenetyka może kierować rozwojem rozwiązań żywieniowych dla kobiet w ciąży i karmiących, firma Nestlé nawiązała w 2011 roku współpracę z Globalnym Konsorcjum Badawczym EpiGen. W skład grupy wchodzą University of Southampton, Singapore Institute for Clinical Sciences, National University of Singapore oraz Auckland UniServices Limited. Wspólnie finansowane partnerstwo koncentruje się na tym, w jaki sposób dieta i styl życia kobiet w ciąży, a także inne czynniki, takie jak mikrobiota we wczesnym okresie życia, mogą wpływać na geny i rozwój dziecka. W 2015 roku EpiGen i Centrum Badawcze Nestlé opublikowały w czasopiśmie mBio badanie, w którym naukowcy odkryli, że dynamika mikrobioty jelitowej niemowląt może wpływać na poziom tkanki tłuszczowej u badanej osoby w późniejszym okresie życia.

Ostatnio EpiGen rozpoczął międzynarodowe badanie kliniczne NiPPeR, znane również jako „Nutritional Intervention Preconception and During Pregnancy to Maintain Healthy Glucose Metabolism and Offspring Health”. W badaniu tym oceniano, czy napój odżywczy przyjmowany przed poczęciem i w czasie ciąży może wspomóc zdrowy metabolizm glukozy u matek. Jak wyjaśnia Silva-Zolezzi, poziom glukozy we krwi matki może być już wysoki na długo przed rozpoznaniem cukrzycy ciążowej w około 28 tygodniu ciąży. Może to mieć wpływ zarówno na matkę, jak i na płód, zwiększając ryzyko wystąpienia chorób metabolicznych, takich jak cukrzyca typu 2, w późniejszym okresie życia. Dostosowanie odżywiania na wczesnym etapie ciąży – lub nawet przed zajściem w ciążę – mogłoby potencjalnie pomóc zatrzymać lub spowolnić ten proces.

Nestlé i EpiGen nie są jedynymi grupami badającymi epigenetyczny wpływ diety. W badaniu przeprowadzonym w German Research Center for Environmental Health i opublikowanym w Nature Genetics w 2016 r., genetycznie identyczne myszy, które spożywały dietę wysokotłuszczową, częściej wytwarzały otyłe potomstwo z upośledzoną tolerancją glukozy, wczesną oznaką cukrzycy typu 2.

Nie są to też epigenetyczne wpływy ograniczone do otyłości i cukrzycy. Badanie z 2014 r. w Science przeprowadzone przez University of Cambridge ujawniło, że niedożywione myszy w ciąży rodziły potomstwo z nietolerancją glukozy i problemami z trzustką. Moshe Szyf, genetyk z McGill University Medical School w Montrealu, bada epigenetyczne podstawy wielu chorób, w tym depresji i choroby Alzheimera. Ostatnio przyczynił się do papieru w Biological Psychiatry w lutym 2017 r. na temat związku między infekcją matki u ciężarnych myszy i ryzykiem zaburzeń neurorozwojowych u ich potomstwa.

Nawet tak, Szyf mówi, że rysowanie wyraźnych związków między sygnałami epigenetycznymi i chorobą jest trudne. „W badaniach na zwierzętach widzieliśmy, że zmiany w diecie mogą wpływać na ryzyko ,” mówi. „Ale to nie jest jeszcze jasne u ludzi.”

Jedną z komplikacji jest sama złożoność epigenomu. Wraz z dietą, ćwiczenia, środowisko i nastrój mogą wpływać na ekspresję genów. W badaniu z 2014 roku opublikowanym w Epigenetics, naukowcy z Instytutu Karolinska w Szwecji poprosili 23 mężczyzn i kobiet do jazdy na rowerze przy użyciu tylko jednej nogi przez 45 minut, cztery razy w tygodniu przez trzy miesiące. Porównując biopsje mięśni przed i po eksperymencie, naukowcy odkryli, że w ćwiczonych mięśniach rozwinęły się nowe wzorce na genach związanych z odpowiedzią na insulinę, stanem zapalnym i metabolizmem energetycznym.

Nawet emocjonalne traumy mogą być przekazywane kolejnym pokoleniom poprzez dziedziczenie epigenetyczne. Badanie z 2016 roku przeprowadzone przez nowojorski szpital Mount Sinai i opublikowane w Biological Psychiatry sugeruje, że geny dzieci ocalałych z Holocaustu wykazały dowody na zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia zaburzeń stresowych, na przykład.

„Odżywianie, ćwiczenia i inne czynniki środowiskowe są tylko częścią układanki, która wpływa na indywidualne ryzyko rozwoju poszczególnych warunków lub chorób” – mówi Silva-Zolezzi. Ale im więcej patrzymy, mówi, „tym więcej odpowiedzi znajdziemy, i tym lepiej możemy pracować, aby poprawić zdrowie”

.