Kako nas epigenetika definira?

Povezani članci

• SNJEŽANA KORDIĆ: VLAST NAD JEZIKOM
• Tjelesni i kognitivni razvoj u ranom djetinjstvu i glotodidaktika
• DOMINACIJA POLITIKE NA UNIVERZITETU
• Najveća znanstvena otkrića 2013. godine
• Naučnici: Na Plutonu pada snijeg, a sjeverni pol je prekriven ledom
• U oblacima Venere detektovani znaci mogućeg vanzemaljskog života

Ljudi, kao i svi drugi organizmi na Zemlji, svakodnevno su izloženi različitim vanjskim utjecajima čije će djelovanje ostaviti trag na budućim generacijama. Iako se smatramo krojačima svog života, nismo ništa više nego rezultat života naših predaka. Da bismo razumjeli sam proces, bitno je definirati pojam epigenetike.

Epigenetika se može definirati kao grana znanosti koja izučava sve potencijalno stabilne nasljedne promjene u ekspresiji gena ili staničnom fenotipu, koje se događaju bez promjena u rasporedu baza DNA. Epigenetski procesi povezuju okolišne faktore s našim genetskim kodom, te omogućavaju vanjskim utjecajima ostaviti biokemijski otisak na našem genomu („biochemical footprint“). Takav epigenetski kod je definiran modifikacijama kromatina procesima poput DNK metilacije i posttranslacijske modifikacije histona (HPTM), te se tijekom života znatno mijenja. Najbolji primjer toga su jednojajčani blizanci čiji je epigenom u počecima sličan, ali se s vremenom počinje znatno razlikovati.

Istraživanja su pokazala da prolazni i kronični okolišni utjecaji mogu trajno promijeniti epigenetski kod. Promjene koje se nakupljaju tijekom životnog vijeka nose bitnu informaciju o interakcijama tog organizma s okolišem. U nekim slučajevima ta informacija može biti od velike važnosti za potomke, te im može pružiti određene prednosti u prilagodbi. Ali, također nakupljanjem epigenetskih promjena može doći do povećanja rizika od različitih bolesti (mnoge epigenetske promjene su povezane s povećanjem rizika od karcinoma ili su predispozicija za psihičke poremećaje).

Mnoge složene bolesti, uključujući i psihičke poremećaje, jednim dijelom su nasljedne, te razumijevanje transgeneracijskog prijenosa epigenetske informacije može dovesti do razvoja novih metoda tretiranja takvih bolesti. Na primjeru miševa dokazano je da žensko potomstvo miševa koji su imali visoku razinu anksioznosti također pokazuju višu razinu anksioznosti u odnosu na druge ženke. Testiranja su izvedena tako da je promatrano ponašanje miševa na otvorenom polju i labirintu.

Također treba spomenuti da postoji nekoliko puteva transgeneracijskih epigenetskih utjecaja, kao što su fetalno programiranje, socijalni/bihavioralni transfer i transmisija germinativne linije.

l. Fetalno programiranje je posredovano utjecajem faktora kojima je izložen embrij u razvoju (in utero). Obuhvaća i epigenetske promjene u somatskim stanicama koje moduliraju daljnji razvoj, te ispoljavanje specifičnih svojstava nakon rođenja organizma.

Postavljena je hipoteza da fetalno programiranje predstavlja adaptivni odgovor, odnosno da priprema organizam za vanjske faktore kojima bi mogao biti izložen nakon rođenja. Neki od primjera fetalnog programiranja su utjecaj prehrane majke na potomstvo i utjecaj stresa majke tijekom trudnoće na razvoj mozga kod potomstva.

Prehrana – mnogo je dokaza koji pokazuju kako promijenjena prehrana može biti faktor rizika za razvoj pretilosti i dijabetesa u odrasloj dobi takvih potomaka. Slični efekti su ispitani i kod glodavaca, te su povezani sa promjenama na jetri, gušterači i masnom tkivu, kao i na regijama u mozgu koje su uključene u hranjenje i metabolizam. Takve promatrane promjene rezultat su promjena u procesu DNAme i HPTM kod mnogih gena povezanih s metabolizmom.

Prenatalni stres – takav stres može biti rezultat psihički i fizički stresnih situacija kojima može biti izložena majka tijekom gestacije. Prenatalni stres povezan je i s pojedinim promjenama u ponašanju, kao što su problemi s temperamentom, poremećaj pozornosti, simptomi autizma, depresija i shizofrenija tijekom djetinjstva i zrele dobi kod čovjeka.

ll. Socijalni/bihevioralni transfer – kod većine sisavaca najveći utjecaj na njihov daljnji razvoj imaju interakcije s majkom u samim počecima. Kvaliteta majčinske brige o potomcima ima velik utjecaj na njihov kognitivni i emocionalni razvoj. Ali i sama majčinska briga je ovisna o raznim drugim okolišnim faktorima, kao što su dostupnost hrane, društvena hijerarhija i stres. Na primjeru miševa, potomci koji su imali majke koje su se manje brinule za njih kasnije su u životu imali povišen odgovor na stres u odnosu na druge miševe, odnosno takvi miševi u odrasloj dobi imaju povišenu razinu anksioznosti te smetnje pri učenju.

lll. Transmisija germinativne linije zahtijeva da se epigenetska obilježja prvo razviju u germinativnim stanicama roditelja, koji se onda kasnije prenose na potomstvo. Eksperimentalno je teško odrediti radi li se o takvom nasljeđivanju, zbog utjecaja majke na potomstvo koje je određeno mnogim faktorima (npr. ovisno o atraktivnosti i fitnesu mužjaka ovisi kako će se ženka odnositi prema potomstvu).

Prednost epigenetskog nasljeđivanja u odnosu na klasično je to što se brza i ciljana adaptacija na okolišne uvjete može prenijeti na sljedeće generacije. Na taj način potomci su spremniji na moguće vanjske uvjete koji ih očekuju tijekom života. Ono što je najvažnije je da sama ideja epigenetike zamućuje granicu između genetskih faktora i okolišnih faktora, što daje novi uvid u mnoge bolesti, pogotovo psihičke poremećaje. Jer je većina psihičkih poremećaja kod životinjskih modela povezana s epigenetskom deregulacijom.

Epigenetski mehanizmi mnogo obećavaju u dijagnostici i razvoju novih lijekova, ali i omogućavaju određivanje podložnosti pojedinca određenoj bolesti. Istraživanje transgeneracijskih epigenetskih posljedica još je uvijek na početku, te treba još mnogo vremena i rada kako bi se pronašli čvrsti dokazi za pretpostavljene mehanizme.

znanost.hr