Genetička Ševčovičová: Životný štýl rodičov ovplyvňuje zdravie budúcich generácií

Gény nie sú nemenným osudom. Hoci genetický kód (DNA) predstavuje akýsi „hardvér“ nášho organizmu, epigenetika funguje ako sofistikovaný softvér, ktorý rozhoduje o tom, ktoré gény sa aktivujú a ktoré zostanú umlčané.

Do akej miery dokážeme tento biologický softvér „preprogramovať“? To nám prezradila Prof. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD., uznávaná odborníčka z Katedry genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave.

Ako epigenetika ovplyvňuje naše gény

Profesorka Ševčovičová stojí za množstvom štúdií publikovaných v prestížnych medzinárodných časopisoch. Výskumné pobyty ju zaviedli do Švajčiarska, Portugalska, Česka či Bulharska a svoje poznatky pravidelne odovzdáva študentom na zahraničných univerzitách, vrátane Universidade do Minho v Portugalsku.

V rozhovore nám poskytla úplne nový pohľad na to, ako môže epigenetika formovaať ľudský organizmus. „Epigenetika zohráva kľúčovú úlohu pri vývine mnohobunkového organizmu z jednej bunky – oplodneného vajíčka, keďže umožňuje špecializáciu buniek. Zároveň dáva bunkám schopnosť prispôsobovať sa prostrediu v tele aj mimo neho, čo vedci označujú ako fenotypovú plasticitu,“ približuje Ševčovičová.

Strava, pohyb, spánok, zvládanie stresu či vystavenie toxínom výrazne ovplyvňujú epigenetické nastavenia nášho organizmu. Niektoré epigenetické zmeny vieme zvrátiť, no iné pretrvávajú a dokonca sa odovzdávajú ďalším generáciám.

• Ako epigenetika súvisí so vznikom rakoviny?
• Ktoré látky skúmajú vedci ako potenciálne epigenetické „lieky“?
• Čo sa deje s našimi génmi pri sedavom spôsobe života?
• Prečo niektoré epigenetické zmeny zostávajú trvalé?
• Čo sú „epigenetické hodiny“ a ako súvisia so starnutím?
• Ako životný štýl rodičov formuje zdravie ich detí?

Epigenetické „prepínače“ rozhodujú o tom, ktoré gény sa zapnú a ktoré zostanú „spiace“. Čo sa stane, keď tento proces zlyhá?

Keď epigenetické „prepínače“ zlyhajú, dôjde k nesprávnej regulácii génov. Niektoré sa aktivujú v nesprávnom čase alebo naopak zostanú vypnuté, hoci by mali byť činné.

Takéto chyby vedú k narušeniu vývinu buniek, k ich nesprávnej špecializácii alebo k strate kontroly nad bunkovým delením. Výsledkom môžu byť rôzne ochorenia, najmä rakovina, ale aj neurologické a metabolické poruchy. Správna epigenetická regulácia zohráva kľúčovú úlohu pri udržaní zdravia organizmu.

Spomínate rakovinu, ktorá patrí medzi najväčšie výzvy modernej medicíny. Akým spôsobom sa do jej vzniku zapája epigenetika?

Vznik rakoviny predstavuje komplexný proces, ktorý zahŕňa genetické zmeny (mutácie DNA). Čoraz viac dôkazov však ukazuje, že kľúčovú úlohu v ňom zohráva aj epigenetika.

Každý z nás má gény, ktoré bránia vzniku nádorov. Voláme ich tumorsupresorové gény. Tie kontrolujú rast buniek a zabezpečujú, aby sa nevymkli kontrole.

V rakovinových bunkách sú však tieto gény často epigeneticky „vypnuté“ (napríklad pridaním metylových skupín), čo im zabraňuje plniť ich ochrannú funkciu. Naopak, gény, ktoré podporujú delenie buniek (onkogény), sú v rakovinových bunkách často epigeneticky „zapnuté“ viac, ako je potrebné. To vedie k nekontrolovanému deleniu a rastu nádoru.

Ak teda epigenetické mechanizmy dokážu vypnúť ochranné gény a naopak zvýšiť aktivitu onkogénov, dá sa práve prostredníctvom epigenetiky rakovine predísť?

Prevencia rakoviny spočíva v udržiavaní zdravého životného štýlu, minimalizovaní expozície škodlivinám a pravidelnej kontrole zdravia, pričom epigenetické mechanizmy predstavujú dôležitý cieľ budúcich liečebných a preventívnych stratégií.

Strava sa často označuje za „najlacnejší liek“. Ako dokáže meniť epigenetické nastavenia nášho organizmu?

Strava patrí medzi najsilnejšie vonkajšie faktory, ktoré ovplyvňujú epigenetiku. Živiny a bioaktívne látky z potravy môžu pôsobiť ako „signály“, ktoré prepínajú gény – buď podporujú ich správnu činnosť, alebo naopak zvyšujú riziko chorôb.

Napríklad látky bohaté na metylové skupiny (kyselina listová, vitamíny skupiny B) podporujú správnu metyláciu DNA, antioxidanty z ovocia a zeleniny znižujú zápal a poškodenie buniek, zatiaľ čo nadbytok cukrov a nezdravých tukov môže aktivovať gény spojené s obezitou či zápalom.

Účinok stravy síce nie je absolútny, ale v dlhodobom horizonte dokáže významne nasmerovať epigenetické procesy buď k zdraviu, alebo k rozvoju chorôb.

Keď dokážeme ovplyvniť gény prostredníctvom stravy, skúmajú vedci aj konkrétne látky, ktoré by mohli pôsobiť ako epigenetické „lieky“?

Áno, vedci dnes intenzívne skúmajú látky, ktoré cielene ovplyvňujú epigenetické mechanizmy. Epigenetické „lieky“ nemenia samotnú DNA, ale upravujú epigenetické značky, čím rozhodujú o tom, ktoré gény sa aktivujú a ktoré zostanú umlčané.

Tento prístup patrí medzi perspektívne smery modernej medicíny, najmä v onkológii a pri zriedkavých ochoreniach. Medzi najznámejšie a už schválené epigenetické liečivá patria azacytidín a decitabín, ktoré vyvinuli v bývalom Československu. Lekári ich používajú na liečbu myelodysplastického syndrómu a niektorých leukémií, kde pomáhajú obnoviť správnu činnosť génov a spomaliť progresiu ochorenia.

Výskum sa však rýchlo rozširuje aj na ďalšie oblasti – epigenetické lieky testujú pri neurodegeneratívnych ochoreniach (Alzheimerova či Parkinsonova choroba), pri kardiovaskulárnych a autoimunitných chorobách.

Výzvou zostáva, že epigenetické zmeny nebývajú rovnaké vo všetkých bunkách a často sa prejavujú iba v určitých tkanivách. Práve preto je ich cielená a bezpečná liečba náročná, no zároveň prináša nádej na terapie, ktoré sa zameriavajú na samotnú príčinu ochorenia, nie iba na jeho symptómy.

Okrem stravy a epigenetických „liečiv“, čo ešte ovplyvňuje fungovanie génov v každodennom živote?

Epigenetiku ovplyvňuje množstvo faktorov každodenného života. Stres mení hormonálnu rovnováhu a zvyšuje riziko psychických aj srdcovo-cievnych ochorení, zatiaľ čo pohyb podporuje zdravý metabolizmus a regeneráciu.

Spánok a biorytmy regulujú gény súvisiace s imunitou a opravou DNA. Ich narušenie vedie k obezite či cukrovke. Toxíny ako dym, pesticídy či ťažké kovy spúšťajú epigenetické zmeny zvyšujúce riziko rakoviny a metabolických ochorení.

Význam majú aj sociálne podmienky – izolácia či stres v detstve epigeneticky formujú stresovú odpoveď a prenášajú ju na potomkov. Črevný mikrobióm produkuje látky, ktoré riadia expresiu génov v čreve aj mozgu. Celkovo teda životný štýl a prostredie zásadne formujú fungovanie našich génov a v niektorých prípadoch zasahujú aj do zdravia budúcich generácií.

Zostaňme ešte pri pohybe. Ako reagujú naše gény, keď pravidelne cvičíme, a čo sa s nimi deje, keď väčšinu dňa presedíme?

Naše gény reagujú veľmi dynamicky na úroveň fyzickej aktivity prostredníctvom epigenetických mechanizmov, ktoré určujú, ktoré gény sú „zapnuté“ alebo „vypnuté“.

Pravidelné cvičenie môže znižovať metyláciu DNA v génoch spojených s metabolizmom glukózy a tukov, čo zvyšuje ich aktivitu a zlepšuje využitie energie v tele. Okrem toho cvičenie zvyšuje acetyláciu histónov v génoch regulujúcich rast svalov, zápal a obnovu buniek, čím podporuje svalový rast, regeneráciu a znižuje chronický zápal.

Naopak, sedavý spôsob života prináša opačný efekt. Gény zodpovedné za metabolizmus a rast svalov strácajú aktivitu, čo spôsobuje horšie spracovanie cukrov a tukov. Súčasne sa aktivujú gény spojené so zápalovými procesmi, čím rastie riziko chronických ochorení, ako sú cukrovka alebo srdcovo-cievne choroby.

Epigenetika poskytuje veľmi zaujímavý pohľad na prudký nárast obezity a cukrovky v posledných dekádach. Ukazuje, že tieto ochorenia nevznikajú len vďaka genetickým predispozíciám, ale formuje ich aj prostredie a životný štýl, ktorý „preprogramováva“ gény metabolizmu a energie.

Naše gény sa vyvinuli v prostredí s obmedzenými kalóriami a vyššou fyzickou aktivitou. Moderné prostredie sa od tohto nastavenia radikálne líši a epigenetika ukazuje, že naše gény reagujú na nové podmienky zvýšeným ukladaním tuku a zmenenou metabolickou odpoveďou.

Súčasné znalosti z epigenetiky by mali byť dostatočne silným argumentom na to, aby presvedčili ľudí o potrebe zmeniť svoj životný štýl.

V diskusiách sa čoraz častejšie objavuje pojem „epigenetické hodiny“. Čo to presne znamená? 

Pojem „epigenetické hodiny“ označuje nástroje a modely, ktoré dokážu odhadnúť biologický vek buniek alebo celého organizmu na základe epigenetických zmien, najmä metylácie DNA.

Ide o spôsob, ako zmerať „skutočný“ stav organizmu, ktorý nemusí zodpovedať chronologickému veku. V bunkách sa s pribúdajúcim vekom mení metylácia DNA na špecifických miestach a tieto vzorce dokážu vedci analyzovať a odhadnúť biologický vek s vysokou presnosťou.

Rozdiel medzi biologickým a chronologickým vekom môže naznačovať zrýchlené alebo spomalené starnutie – napríklad chronický stres, nezdravý životný štýl alebo ochorenia môžu viesť k tomu, že biologický vek prevyšuje skutočný vek.

Čo ešte vplýva na epigenetický vek?

Epigenetický vek ovplyvňuje celý rad faktorov, ktoré sme spomenuli už skôr. Pravidelný pohyb, vyvážená strava a dostatok spánku môžu spomaľovať epigenetické starnutie, zatiaľ čo chronický stres, fajčenie, znečistené ovzdušie alebo choroby ako cukrovka či obezita môžu jeho tempo zrýchľovať.

Epigenetické hodiny ukazujú, že starnutie nie je pevne dané – naše každodenné rozhodnutia, životný štýl a prostredie môžu významne modulovať expresiu génov a tým ovplyvniť zdravé starnutie organizmu.

Keď sa pozrieme na storočných ľudí, v čom spočíva tajomstvo ich dlhovekosti? Je to v génoch, životnom štýle alebo kombinácii oboch?

Tajomstvo dlhovekosti storočných ľudí sa väčšinou skrýva v kombinácii oboch, teda génov a životného štýlu, pričom epigenetika zohráva kľúčovú úlohu v tom, ako tieto dva faktory spolupracujú.

zdroj: Freepik

Na genetickej úrovni majú storoční ľudia často varianty génov, ktoré zlepšujú funkciu srdca, metabolizmus a opravu DNA, alebo chránia pred zápalovými a oxidačnými procesmi. Tieto gény im dávajú „výhodu“ oproti priemernej populácii, ale samé osebe nezaručujú dlhovekosť.

Životný štýl tvorí druhý kritický faktor. Pravidelná fyzická aktivita, vyvážená strava, kvalitný spánok, zvládanie stresu a sociálna angažovanosť modulujú expresiu génov prostredníctvom epigenetických mechanizmov. Týmto spôsobom sa gény spojené so starnutím, zápalom a metabolizmom „preprogramovávajú“ tak, aby podporovali zdravie a dlhovekosť.

Epigenetika teda ukazuje, že gény poskytujú určitý základ, ale životný štýl dokáže tento genetický potenciál posilniť alebo oslabiť. Storoční ľudia často kombinujú priaznivú genetickú výbavu s každodennými návykmi, ktoré podporujú optimálnu funkciu buniek, metabolizmu a imunitného systému, čo im umožňuje žiť dlhšie a zdravšie.

Predtým ste spomínali, že niektoré epigenetické zmeny môžu byť trvalé. Ako k takýmto zmenám dochádza?

Áno, niektoré epigenetické zmeny zostávajú trvalé, hoci mnohé sú dynamické a reagujú na prostredie či životný štýl. Trvalosť závisí od typu epigenetickej úpravy, bunkového kontextu a času, počas ktorého zmena pretrváva.

Aj keď sa často hovorí, že sú reverzibilné, výskumy ukazujú, že isté zmeny pretrvávajú a môžu sa dokonca preniesť na ďalšie generácie. Niektoré zmeny, najmä tie, ktoré sa odohrávajú v kritických vývinových obdobiach (napríklad v maternici, v ranom detstve alebo počas puberty), môžu zostať trvalé.

Telo v týchto fázach vytvára základné epigenetické nastavenia pre celý život. Ak je napríklad matka počas tehotenstva vystavená stresu alebo nedostatku živín, môže to viesť k trvalým zmenám v epigenóme dieťaťa, ktoré ho predurčia k vyššiemu riziku metabolických a psychických ochorení. Takéto zmeny sa len ťažko dajú zvrátiť.

Takisto skúsenosti s traumou v ranom detstve môžu viesť k dlhodobým zmenám v génoch, ktoré regulujú stresovú odpoveď. Tieto zmeny môžu pretrvávať celý život a ovplyvniť náchylnosť k úzkosti a depresii.

Niektoré epigenetické zmeny dokonca prechádzajú na potomstvo, čo naznačuje, že môžu byť trvalé nielen v rámci jedného života, ale aj v priebehu evolúcie.

Môžeme teda povedať, že zdravie detí do veľkej miery formuje životný štýl ich rodičov?

Áno, životný štýl rodičov a dokonca aj starých rodičov, môže skutočne ovplyvniť zdravie ich detí a vnúčat. Jedna z najznámejších štúdií sa týka detí, ktoré sa narodili ženám prežívajúcim hladomor v Holandsku počas druhej svetovej vojny.

Tieto deti mali v dospelosti vyššie riziko obezity a srdcovo-cievnych ochorení. Dokonca aj ich vnúčatá, teda druhá generácia, niesli stopy tohto vplyvu. Predpokladá sa, že nedostatok potravy vyvolal epigenetické zmeny, ktoré „pripravili“ telo na prežitie v podmienkach nedostatku, čo sa však v neskoršom živote prejavilo negatívne.

Nie je to však len o matke. Švédska štúdia v dedine Överkalix sledovala tri generácie obyvateľov. Zistila, že chlapci, ktorí boli v predpubertálnom veku vystavení obdobiam nedostatku potravy, mali deti a vnúčatá s nižším rizikom kardiovaskulárnych ochorení a cukrovky.

Naopak, chlapci, ktorí mali v rovnakom období prístup k bohatej strave, mali potomkov s vyšším rizikom obezity a diabetu. Tento jav sa vysvetľuje tým, že bohatá strava mohla spustiť epigenetické zmeny v spermiách, ktoré viedli k prenosu náchylnosti na tieto choroby.

Epigenetické zmeny môže vyvolať aj stres a trauma. Štúdie potomkov preživších holokaust alebo iné traumatické udalosti naznačujú, že potomkovia môžu mať zmenenú hladinu stresových hormónov a byť náchylnejší na posttraumatickú stresovú poruchu (PTSD) a úzkosť.

Ako ďaleko sme od toho, aby sa epigenetická diagnostika stala súčasťou bežnej preventívnej prehliadky?

Epigenetická diagnostika má obrovský potenciál zmeniť spôsob, akým vnímame zdravie a starnutie. Patrí medzi najsľubnejšie oblasti modernej medicíny. Kým sa však dostane z laboratórií do ordinácií, bude to ešte chvíľu trvať.

Je to otázka rokov, kým sa dostatočne zdokonalia metódy, znížia náklady a presvedčivé klinické štúdie ukážu, že táto technológia je dostatočne spoľahlivá pre bežnú preventívnu starostlivosť.

S každým vedeckým pokrokom prichádzajú aj etické otázky. Kde je hranica medzi prirodzeným ovplyvňovaním génov a nebezpečným zásahom do ľudskej prirodzenosti?

Táto otázka sa dotýka jednej z najdôležitejších a najkomplexnejších etických dilem súčasnej vedy. Neexistuje na ňu jednoduchá a univerzálna odpoveď. Môžeme sa však pozrieť na rôzne pohľady a rozlišovať medzi rôznymi typmi genetických zásahov.

Prirodzené ovplyvňovanie génov môže slúžiť na liečbu dedičných chorôb prostredníctvom genetickej terapie alebo epigenetických zásahov, ako sú zmeny životného štýlu a stravy. Riziko však prinášajú zásahy nad rámec liečenia, napríklad genetické úpravy embryí s cieľom meniť vlastnosti ako inteligencia či vzhľad, ktoré môžu mať nepredvídateľné dôsledky pre budúce generácie.

Etické otázky sa sústreďujú na rozdiel medzi liečením a vylepšovaním človeka, na súhlas budúcich generácií, možné zdravotné riziká a sociálne dopady. Za prijateľné sa považujú zásahy s cieľom liečiť alebo predchádzať chorobám, zatiaľ čo snaha meniť fyzické či kognitívne vlastnosti bez zdravotného dôvodu vyvoláva kontroverziu. Kľúčom je hľadanie rovnováhy medzi pokrokom vedy a rešpektovaním ľudskej prirodzenosti.

Čítaj viac z kategórie: Lifehacking