Епигенетика од микробиолошка гледна точка; •

• Ти си тука:
• Институт за микроекологија
• Семинари
• Симпозиум за дијагностика на микробиом
• Епигенетика од микробиолошка гледна точка

Епигенетика од микробиолошка гледна точка

Студиите покажуваат дека постои поврзаност помеѓу факторите на животната средина во раниот детски развој и подоцнежното здравје. Ова е добро истражено, особено во однос на перинаталната исхрана и ризикот од дебелина. Истражувачите дискутираат за епигенетските модификации како еден од можните механизми. Променета микробиота во цревата може да го промени човечкиот епигеном преку неговите метаболички производи.

Проектот за човечки геном некогаш беше ветувачка starвезда во науката. Бидејќи генетскиот код, толку многу веруваа, е клучот за скоро сите човечки болести. Но, брзо стана јасно дека гените не се сè. „Бидејќи генетските информации откриваат само дел од целокупната структура и изглед на една личност“, вели др. Торстен Плош од Универзитетската клиника за жени во Гронинген, Холандија, за време на неговото предавање на 4-та конференција за микроекологија на 15 октомври 2016 година во Херборн.

Епигенетските модификации ја контролираат фреквенцијата со која се читаат гените

Станува јасно дека не се читаат сите гени во секоја клетка и се преведуваат во протеини со иста фреквенција кога се споредуваат клетките на бубрезите, црниот дроб и кожата, на пример. Сите тие имаат еден ист геном во една личност, но преземаат сосема различни задачи. Епигенетските процеси се одговорни за ова. Тие контролираат кои гени се читаат и кога. Во последниве години има сè поголем доказ дека микробиомот во цревата, исто така, ги контролира епигенетските процеси - како е предмет на едно младо истражувачко поле кое само интензивно работи на ова прашање околу пет години.

Во областа на истражување на Плошч „Развојно потекло на здравјето и болестите“, научниците се занимаваат со перинаталниот развој на луѓето. Тие истражуваат како, на пример, исхраната на таткото и мајката, но исто така и факторите на животната средина, како што се стресот или хемикалиите, влијаат на ризикот од подоцнежна болест кај растечкото дете. „Се сомневаме дека врската помеѓу исхраната во раното детство и другите фактори може да влијае на здравјето на луѓето во напредна возраст преку епигенетски промени“, рече Плаш во своето предавање.

Хипотеза Баркер

Истражувачкото поле за перинатален развој е иницирано од британскиот епидемиолог Дејвид Баркер (1938 - 2013). Тој истакна дека во 70-тите години на минатиот век имало зголемување на корорнарна срцева болест во сиромашните региони на Велика Британија. Баркер сакал да го припише овој феномен на фактори што влијаеле на луѓето во овие региони уште во детството. Така, тимот на Баркер се полни и ги исчешла архивите на британските болници за да ги каталогизира раѓањата на илјадници Британци.

Врска помеѓу родилната тежина и ризикот од заболување

Во вториот чекор, истражувачите околу Баркер се обиделе да ги пронајдат децата кои имале околу 60 години за време на студијата. Научниците успеале да го сторат тоа во 10.141 маж и 5.585 жени. Момското презиме се сменило по бракот им го отежнувало пребарувањето на жените. „Податоците беа обработени во цела низа публикации на различни клинички слики“, вели Плош. „Но, сите тие ја одразуваат истата појава: Децата со идеална родилна тежина имаат помал ризик од заболување во староста од децата со исклучително висока или мала родилна тежина.“ 1 Податоците дадоа јасна корелација помеѓу родилната тежина и ризикот од заболување, но оставија многу прашања неодговорени.

Проблемот со податоците на Бејкер беше: на пример, диетата и начинот на живот на мајките за време на бременоста беа непознати. Но, и тука клучот за здравјето и болеста во староста може да лежи.

Холандската глава зима и нејзините потомци

Во холандската зима на глад од 1944/45 година во времето на германската окупација, повеќето Холанѓани не јаделе повеќе од 1.000 килокалории базирани на јаглени хидрати дневно. 20 000 луѓе умреле од глад. По зимата од глад, сојузниците ја ослободија Холандија и состојбата со храната одеднаш се подобри. Користејќи ги драматичните околности што траеле околу 4 месеци, научниците истражувале како гладот ​​за време на бременоста влијае на здравјето на потомството во зрелоста.

„Податоците сугерираат дека пред-дијабетичните фактори се промовираат со гладување во текот на сите три триместар од бременоста. Сепак, други сериозни заболувања како што се рак на дојка или хронично опструктивно белодробно заболување (ХОББ) беа главно погодени од лишување од храна во текот на првиот триместар. ”2 Други студии покажаа дека, покрај гладот, егзистенцијалниот стрес и други фактори играат важна улога во бременоста развојот на потомството.

„Нашата хипотеза произлезе од овие откритија дека долгорочните ефекти на раните фактори на животната средина се со посредство на епигенетските модификации на важните регулаторни фактори“, објасни Плаш. Родителите ги пренесуваат своите "искуства" на своите потомци со помош на епигенетски модификации на ДНК. „Тие за возврат реагираат поинаку на стимулите од околината.

Што е епигенетика?

Епигенетиката ги сумира факторите кои само привремено ја одредуваат активноста на еден ген, а со тоа и развојот на клетката. Епигенетските модификации влијаат на начинот на читање на ДНК со тоа што одредени делови на ДНК се олеснуваат или потешко се пристапуваат за читање на ензимите. Промените можат да бидат ДНК метилација, модификација на хистоните или забрзано распаѓање на теломерите. Тие можат да се набудуваат само во изгледот на организмот; ДНК е целосно задржан во својата низа.

„Vив пример за епигенетски процеси се гасеници и пеперутки. И двајцата имаат точно ист геном. Бидејќи гените кај обете суштества се читаат различно преку епигенетски процеси, гасеницата и пеперугата изгледаат толку различно “, објасни Плаш. Кај луѓето, епигенетските процеси обезбедуваат, меѓу другото, дека матичните клетки се развиваат во разни телесни клетки како што се клетки на бубрезите, црниот дроб и мозокот. За разлика од ДНК мутациите, епигенетските промени се реверзибилни. Тие можат, но не мора нужно, да се пренесат на ќерките клетки. Но, што влијае на епигенетските процеси во организмот?

Како диетата може да го промени епигеномот

Плаш го илустрираше влијанието на исхраната врз епигеномот користејќи глувци со жолто-кожа агути. Кај глувците, бојата на палтото кај потомството зависи од исхраната на мајката. Доколку женката добие диета која е особено богата со метил, таа - во комбинација со кафеав див тип маж - раѓа помалку потомци со жолто обоени отколку со диета со ниско ниво на метил. Истражувањата покажаа молекуларен механизам зад феноменот: Ако организмот што расте има повеќе метил групи на располагање ДНК-деловите што ја кодираат бојата на палтото кај потомството веќе не се читаат. 3 "yellowолтата боја на палтото потоа му отстапува на кафеавиот палто од див тип - диетата тука директно влијае на епигеномот", вели Плаш.

ДНК метилацијата може да се пренесува со генерации

Модел на глад врз бремени глувци исто така покажа дека ДНК метилацијата може да се пренесува со генерации. 4 Дури и во втората генерација, начинот на читање на гените беше мерливо променет кај потомството на глувци кои примија само половина калории од споредбената група за време на бременоста: гените за метаболизам на масни киселини во црниот дроб беа прочитани значително поретко кај овие животни отколку кај нормалното потомство хранат глувци. Научниците откриле дека нивните набудувања се потврдени на нивото на метилација во различни органи и во спермата на потомството.

„Во меѓувреме, познати се бројни фактори кои можат епигенетски да се променат со исхраната на мајката“, вели Плаш, „но никој од факторите не е драматично променет“. Збирот на многу мали промени повеќе доведува до промена во метаболичката состојба на потомството промена, резимирано Plösch.

Како бактериите можат (г) да влијаат на епигеномот

Долго време само неколкумина беа заинтересирани за бактериите во цревата. „Но, во одреден момент веќе не можевте да ја игнорирате микробиотата во метаболичките истражувања“, вели Плаш. Се појавија следниве прашања: Дали промената во микробиомот на цревата има долгорочни последици врз епигеномот? И дали има некакви интеракции помеѓу бактериите и епигеномот? Со цел да најдат одговори, научниците на Плош истражувале како млекото од шише, во споредба со мајчиното, влијае на цревниот микробиом на новороденчињата. 13-ти

Врска помеѓу исхраната, цревните бактерии и епигеномот

Типични бактерии на мајчиното млеко, како што се бифидобактерии или руминококи, произведуваат фолна киселина - супстанца што може да се користи за зголемување на ДНК метилацијата. „Тука имаме врска помеѓу исхраната, цревните бактерии и епигеномот“, објасни Плаш, „но сè уште не можеме да кажеме дали различните диети всушност доведуваат до различен епигеном кај бебето“.

Едно е сигурно: составот на цревната микробиота може да биде под влијание на диетата и други фактори, како што се антибиотски терапии. Во зависност од составот, цревните бактерии произведуваат различни метаболички производи. „Замисливо е дека овие метаболити се достигнуваат, пред сè, на цревните клетки, но исто така и на имуните клетки во цревата, клетките во порталната вена или во црниот дроб. Таму тие се или подлоги за метилација или влијаат на одредени ензими кои се вклучени во епигенетските процеси “, резимирано Плаш. „Промените во начинот на читање на гените кои се предизвикани на овој начин може да бидат зачувани долго време.

Потреба за појаснување: Колку бактериски метаболити достигнуваат до внатрешноста на телото?

Која храна се претвора во метаболички производи во цревата кои влијаат на епигеномот сè уште е скоро непозната. Сега треба да се разјасни дали и колку бактериски метаболити продираат во цревната лигавица и епигенетски ги менуваат различните телесни клетки. Ефектите на високи дози на фолна киселина за време на бременоста врз епигеномот на бебето, исто така, треба да се испитаат повнимателно во иднина.

---