src="choroby-genetyczne/2837066/epigenetyka_-_tajniki_dziedziczenia_epigenetyka_a_nowotwory-_dieta_i_autyzm_2.jpg.webp" />GECONTROLEERDE INHOUDAuteur: Karolina Karabin, MD, PhD, moleculair bioloog, laboratoriumdiagnose, voedings- en leefstijlconsulent

Kan dieet onze genen veranderen? Kunnen onze kindertrauma's onze kinderen en kleinkinderen beïnvloeden? Antwoorden op deze vragen kunnen worden gegeven door epigenetica, d.w.z. de wetenschap die de zogenaamde epigenetische modificaties. Momenteel worden epigenetische modificaties beschouwd als een van de belangrijkste ontdekkingen in de moleculaire biologie, omdat ze het mogelijk maakten de relatie tussen de genetische achtergrond en omgevingsfactoren te begrijpen.

Epigeneticais een tak van wetenschap die veranderingen in genexpressie bestudeert die niet het gevolg zijn van sequentiemodificaties in een DNA-streng. Dergelijke modificaties worden epigenetische genoemd en zijn een soort moleculaire markers die door geschikte enzymen, bijv. methyltransferasen, aan DNA-strengen worden toegevoegd.

Door middel van epigenetische modificaties kan het lichaam het verloop van veel belangrijke biologische processen controleren, zoals de ontwikkeling van individuele weefsels en organen in de baarmoeder.

De term "epigenetica" werd voor het eerst gebruikt door Waddington in 1942. Het voorvoegsel "epi-" komt van het Griekse woord "boven", dat vrij vertaald iets betekent dat boven de klassieke genetica staat.

Epigenetica - wat zijn epigenetische modificaties

Moleculaire markers die tijdens epigenetische modificaties aan een DNA-streng worden toegevoegd, kunnen bepalen of een gen al dan niet tot expressie wordt gebracht, en fungeren als moleculaire "schakelaars" en "schakelaars" die de expressie van bepaalde genen reguleren.

Het belangrijkste is dat dit soort modificaties de structuur van de DNA-streng niet verandert, d.w.z. dat het geen type genetische mutatie is die onomkeerbaar is, maar iets dat dynamische veranderingen ondergaat onder invloed van omgevingsfactoren.

Bovendien worden na elke celdeling en DNA-strengduplicatie geschikte moleculaire markers toegevoegd of verwijderd.

Elke cel heeft dus zijn eigen kenmerkende patroon van moleculaire markers, dat zijn specifieke genexpressieprofiel bepa alt. De verzameling van dergelijke moleculaire merkers isepigenom .

De bekendste epigenetische modificatie isDNA-methylatie , waarbij:het hechten van een methylgroep aan cytosine (een basische verbinding die deel uitmaakt van DNA)

De omgekeerde epigenetische modificatie van methylering isdemethylering , die bestaat uit het verwijderen van de methylgroep uit cytosine.

Epigenetica - soorten epigenetische modificatie

Epigenetische modificaties kunnen de DNA-streng direct beïnvloeden:

  • DNA-methylering, d.w.z. het verbinden van methylgroepen aan cytosine door middel van DNA-methyltransferasen
  • DNA-demethylering, d.w.z. de scheiding van cytosine-methylgroepen door middel van DNA-demethylasen
  • Daarnaast worden epigenetische modificaties gemaakt van eiwitten waarop niets DNA is gewikkeld, d.w.z. histonen:
  • methylering van lysine- en arginineresten van histonen met histonmethyltransferasen
  • demethylering van lysine- en arginineresten van histonen met histondemethylasen
  • acetylering van histonlysineresiduen met histonacetyltransferasen
  • deacetylering van histon-lysineresiduen door histondeacetylase
  • fosforylering van histon-serineresiduen door kinasen
  • ubiquitinatie van histon-lysineresiduen door ubiquitine-eiwit aan histonen te hechten met behulp van de enzymen E1, E2 en E3
  • ribosylering van histonglutamine- en arginineresiduen waarbij ADP-ribose-nucleotiden worden gehecht met behulp van polymerase en transferase

Atypische epigenetische modificatie zijn de zogenaamde niet-coderende RNA-moleculen, bijvoorbeeld microRNA (miRNA). Het zijn korte, enkelstrengs RNA-moleculen (DNA-achtige verbindingen) die genexpressie kunnen reguleren door de vorming van eiwitten te blokkeren.

Epigenetica - de rol van epigenetische modificaties

  • verbeterde genexpressie
  • genexpressie tot zwijgen brengen
  • controle van celdifferentiatie in het lichaam
  • embryonale ontwikkeling
  • regulering van de mate van chromatinecondensatie, bijv. inactivatie van het X-chromosoom, waardoor bij vrouwen slechts één kopie van geslachtsgebonden genen actief is

Een interessant voorbeeld van de rol van epigenetische modificaties in de ontwikkeling van dieren zijn bijen. Bij deze insecten is de koningin de moeder van alle bijen in één korf, met als gevolg dat ze allemaal dezelfde DNA-sequentie hebben.

Toch wordt één korf bewoond door insecten die er anders uitzien en zich anders gedragen. De werksters zijn kleiner dan de koningin en hebben een zachtaardig karakter, terwijl de soldaten groter en agressief zijn.

Deze verschillen worden veroorzaakt door epigenetische modificaties die het uiterlijk en het gedrag van bijen bepalen die zijn aangepast aan de rol die ze spelen in de bijenkorfgemeenschap.

Een soortgelijk mechanisme wordt waargenomen tijdens de ontwikkelingfoetale dieren, wanneer het tot zwijgen brengen en versterken van de expressie van specifieke genen het lot van een bepaalde stamcel beïnvloedt, of het nu een zenuwcel van de hersenen of een epitheelcel van de maag zal zijn.

Epigenetica - dieet

Epigenetische modificaties treden op tijdens het leven van de foetus en kunnen vervolgens gedurende het hele leven dynamische veranderingen ondergaan onder invloed van omgevingsfactoren.

Een van de belangrijkste factoren die de vorm van het epigenoom beïnvloeden, is voedsel en zijn bioactieve stoffen.

De invloed van voeding op epigenetische modificatie is in veel preklinische en klinische onderzoeken bevestigd.

Er zijn ten minste twee mechanismen waardoor voeding epigenetische modificatie kan beïnvloeden, voornamelijk het methylatieproces:

  • door de beschikbaarheid van methyldonoren zoals S-adenosylmethionine (SAM), dat in de methioninecyclus wordt gesynthetiseerd uit verschillende voorlopers die in voedsel aanwezig zijn, te veranderen, waaronder methionine, choline en zijn derivaat betaïne, foliumzuur en vitamine B2, B6 en B12. Daarom kan de verminderde beschikbaarheid van deze verbindingen resulteren in verminderde SAM-synthese en verstoringen in het methyleringsproces
  • door de activiteit van enzymen die verband houden met het methylatieproces (bijv. DNMT-methyltransferase) te moduleren door de consumptie van polyfenolen in fruit, groenten en kruiden. Voorbeelden van dergelijke verbindingen zijn resveratrol in rode wijn, epigallocatechinegallaat (EGCG) in groene thee, curcumine in kurkuma wortelstok, genisteïne in sojabonen, sulforafaan in broccoli, quercetine in citrusvruchten en boekweit

De invloed van voeding op het epigenoom in utero werd gedocumenteerd door het beroemde experiment op "agouti" laboratoriummuizen, die worden gekenmerkt door een gele vachtkleur en een aanleg voor obesitas, diabetes en kanker.

De gele kleur van de vacht bij deze muizen is een soort indicator van onvoldoende genmethylering

In het experiment kregen zwangere "agouti"-muizen voer met onder meer een hoog geh alte aan methyldonoren. foliumzuur en choline

Tot verbazing van de wetenschappers leken de nakomelingen van deze muizen niet op hun ouders. De eerste opvallende eigenschap was de verandering van de vachtkleur naar bruin, maar het meest verrassende was dat de muizen hun aanleg voor ziekten verloren waar hun ouders aan leden.

Zoals later bleek, was het een gevolg van een aangepast dieet en herstel van de juiste DNA-methylatie.

Deze waarnemingen ondersteunen het feit dat het epigenoom kan worden veranderd door middel van een dieet en verstrekkende gevolgen voor de gezondheid kan hebben.

In de laatstedoor de jaren heen is ook aangetoond dat de darmflora een belangrijke rol speelt in het proces van epigenetische modificatie.

De darmmicro-organismen produceren verschillende bioactieve stoffen, bijvoorbeeld vetzuren met een korte keten, en hun hoeveelheid hangt af van de soortsamenstelling van de microbiota en de kwaliteit van het dieet.

Een hoge toevoer van prebiotische producten in de voeding, zoals oplosbare voedingsvezels, bijv. resistent zetmeel, verhoogt de concentratie van vetzuren met een korte keten, die een positief effect hebben op het epigenoom van darmepitheelcellen.

Epigenetica - MTHFR-genpolymorfismen

De efficiëntie van epigenetische modificaties kan ook worden beïnvloed door genetische polymorfismen, d.w.z. kleine veranderingen in het genoom, met als gevolg de aanwezigheid van verschillende genvarianten in de menselijke populatie.

Een van de gevolgen van genetische polymorfismen is oa. ieders reactie op voedingsstoffen

Naar schatting heeft 15-30% van de mensen een verhoogde behoefte aan methyldonoren (vooral foliumzuur) als gevolg van ongunstige polymorfismen van het MTHFR-gen, dat codeert voor het enzym methyleentetrahydrofolaatreductase.

Dit enzym is verantwoordelijk voor het omzetten van foliumzuur in zijn actieve vorm.

Mensen met een ongunstige variant van het MTHFR-genpolymorfisme hebben een verminderde omzetting van de inactieve vorm van foliumzuur in de actieve vorm 5-methyltetrahydrofolaat (5-MTHF), waardoor ze een verhoogde behoefte aan methyldonoren hebben.

En hoewel studies niet ondubbelzinnig hebben bevestigd dat dergelijke mensen mogelijk een verminderde methylering van de DNA-streng hebben, is het in hun geval de moeite waard om aandacht te besteden aan een voldoende aanbod in de voeding of aanvullende suppletie van methyldonoren, zoals foliumzuur of choline

Epigenetica - stress

Overtollige stresshormonen, incl. cortisol kan epigenetische veranderingen in het zenuwstelsel beïnvloeden en het risico op psychiatrische stoornissen verhogen.

Er is gedocumenteerd dat mensen die lijden aan angststoornissen, posttraumatische stressstoornis, posttraumatische stressstoornis en depressie een karakteristiek epigenetisch modificatieprofiel hebben (voornamelijk verminderde DNA-methylatie).

Er wordt aangenomen dat ze een dergelijk epigenoom ontwikkelen als gevolg van traumatische ervaringen in de kindertijd en/of chronische stressvolle situaties.

Dit epigenetische profiel wordt hun hele leven bijgehouden en wordt waarschijnlijk doorgegeven aan kinderen en kleinkinderen (bekend als extragene overerving).

Epigenetica - impact op de gezondheid

Fouten tijdens epigenetische modificaties, zoals het stilzetten van de expressie van een verkeerd gen, kunnen ernstige gevolgen hebben voor het functioneren vanhet organisme, bijvoorbeeld kanker veroorzaken

Bovendien geven steeds meer onderzoeken aan dat epigenetische modificaties, naast deelname aan fysiologische processen, kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van ziekten zoals:

  • autisme
  • schizofrenie
  • depressie
  • hart- en vaatziekten
  • neurodegeneratieve ziekten
  • auto-immuunziekten
  • allergieën

Er wordt vooral gezocht naar de relatie tussen epigenetische modificaties, voeding en het risico op bepaalde ziekten.

Het is aangetoond dat significante epigenetische modificaties plaatsvinden in utero, wat gevolgen kan hebben op volwassen leeftijd.

Daarom kan wat de moeder eet tijdens de zwangerschap het risico op bepaalde ziekten verhogen en zelfs de volgende generatie beïnvloeden.

Het is bewezen dat kinderen van moeders die zwanger waren tijdens de hongerwinter in Nederland van 1944-1945 een verhoogd risico hadden op hart- en vaatziekten, obesitas en schizofrenie in vergelijking met kinderen van moeders die niet verhongerden.

Bij kinderen van moeders die honger leden, werd onder andere verminderde methylering van het gen dat codeert voor insuline-achtige groeifactor 2 (IGF2)

Nuttig om te weten

De vorderingen van epigenetica zijn momenteel het onderwerp van intensief onderzoek in de voedingswetenschap. Er is zelfs een nieuwe discipline die zich bezighoudt met de invloed van voedingsstoffen op genexpressie, namelijknutrigenomics .

Over de auteur src="choroby-genetyczne/2837066/epigenetyka_-_tajniki_dziedziczenia_epigenetyka_a_nowotwory-_dieta_i_autyzm_3.JPG.webp" />Karolina Karabin, MD, PhD, moleculair bioloog, laboratoriumdiagnose, Cambridge Diagnostics PolskaEen bioloog van beroep, gespecialiseerd in microbiologie, en een laboratorium diagnosticus met meer dan 10 jaar ervaring in laboratoriumwerk. Afgestudeerd aan het College voor Moleculaire Geneeskunde en lid van de Poolse Vereniging voor Menselijke Genetica Hoofd van onderzoeksbeurzen bij het Laboratorium voor Moleculaire Diagnostiek van de Afdeling Hematologie, Oncologie en Interne Ziekten van de Medische Universiteit van Warschau. Ze verdedigde de titel van doctor in de medische wetenschappen op het gebied van medische biologie aan de 1e Faculteit der Geneeskunde van de Medische Universiteit van Warschau. Auteur van vele wetenschappelijke en populaire wetenschappelijke werken op het gebied van laboratoriumdiagnostiek, moleculaire biologie en voeding. Als specialist op het gebied van laboratoriumdiagnostiek leidt hij dagelijks de inhoudelijke afdeling van Cambridge Diagnostics Polska en werkt hij samen met een team van voedingsdeskundigen van de CD Dietary Clinic. Zijn praktische kennis over diagnostiek en dieettherapie van ziekten deelt hij met specialisten op congressen, trainingen en in tijdschriften en websites. Ze is vooral geïnteresseerd in de invloed van de moderne levensstijl op moleculaire processen in het lichaam.

Lees andere artikelen van deze auteur

Categorie:

Genetische ziekten