Znajdź zawartość

Gdy zdrowa, ale nieaktywna osoba zacznie się ruszać, błyskawicznie zmienia się ekspresja genów w mięśniach szkieletowych. Naukowcy z Karolinska Institutet podkreślają, że to kwestia minut i wystarczy godzina ćwiczeń, by wzrosła aktywność genów wspomagających rozkład tłuszczów (Cell Metabolism). Nasze mięśnie są naprawdę plastyczne - twierdzi prof. Juleen Zierath. Szwedzi wykazali, że w DNA pobranym z mięśni szkieletowych ludzi, którzy właśnie ćwiczyli, jest mniej grup metylowych niż przed ćwiczeniami. Zmiany zachodzą w obrębie pasm DNA stanowiących "lądowisko" dla czynników transkrypcyjnych, które biorą udział we włączaniu genów odpowiedzialnych za adaptację mięśni do aktywności fizycznej. Badając zmiany epigenetyczne zachodzące wskutek forsownych ćwiczeń, Zierath, Romain Barrès i inni wykonali biopsje mięśnia udowego 8 mężczyzn, którzy prowadzili raczej siedzący tryb życia. Okazało się, że grupa metylowa zniknęła z kilku genów zaangażowanych w metabolizm tłuszczów. Demetylacja pozwalała na produkcję większej ilości białek. Zespół uważa, że za zaobserwowane zjawisko może odpowiadać uwalnianie jonów wapnia przez retikulum endoplazmatyczne komórek mięśniowych (ER zachowuje się tak pod wpływem potencjału czynnościowego, tutaj wywołanego ćwiczeniami). Kiedy pobrane próbki wystawiono na oddziaływanie kofeiny, która zwiększa poziom wapnia w mięśniach, także zaszła demetylacja. Zierath nie zaleca jednak zastępowania ruchu filiżanką kawy, bo mała czarna nie zapewnia pozostałych korzyści wynikających z ćwiczenia. Od jakiegoś czasu wiadomo, że ćwiczenia wywołują w mięśniach zmiany, w tym nasilenie metabolizmu cukrów i tłuszczów. My odkryliśmy, że najpierw zachodzą zmiany w metylacji. Co ciekawe, kiedy w laboratorium doprowadzano do skurczów mięśni, zachodziły identyczne zmiany epigenetyczne.

Otyłe samce myszy mają potomstwo z zaburzeniami metabolicznymi, ponieważ wysokotłuszczowa dieta wywołuje zmiany epigenetyczne w plemnikach. Wcześniej sądzono, że tego typu zjawiska nie mają wpływu na młode, bo przed i po zapłodnieniu dochodzi do "przepakowania" zawartości jądra komórkowego. Maria Ohlsson Teague i Michelle Lane z Uniwersytetu w Adelajdzie w Australii wykazały, że myszy, którym podawano niezdrową karmę, miały potomstwo podatne na insulinooporność. Oznacza to, że w pewnych regionach plemników zmiany epigenetyczne najwyraźniej się utrzymują. W ramach pogłębionych badań zidentyfikowano 21 miRNA (jednoniciowych cząsteczek RNA regulujących włączanie i wyłączanie genów), których ekspresja była inna w plemnikach gryzoni jedzących wysokotłuszczową i zdrową karmę. Panie posłużyły się bazą danych znanych miRNA i dzięki temu opisały możliwy wpływ zaobserwowanych zmian. Na samym początku uplasowały się rozwój embrionu i plemników oraz zaburzenia metaboliczne. Teague uważa, że duża ilość tłuszczu wokół jąder zmienia warunki i sprzyja zmianom epigenetycznym.

Grupa badaczy z McGill University odkryła istotne różnice pomiędzy mózgami dręczonych w dzieciństwie ofiar samobójstw oraz mózgami uznawanymi za normalne. Różnica ta dotyczy tzw. modyfikacji epigenetycznych, czyli zmian w strukturze i aktywności genów niezależnych od sekwencji DNA. Zmiany epigenetyczne zachodzą w komórce pod wpływem czynników zewnętrznych i nie są - w przeciwieństwie do samej informacji genetycznej - w stu procentach dziedziczone po rodzicach. Oznacza to na przykład, że jednojajowe bliźnięta dorastające w różnych warunkach mogą wykazywać znaczne różnice w tzw. wzorze metylacji, czyli liczbie i rodzaju genów "wyznakowanych" przez odwracalne przyczepienie chemicznych grup metylowych (-CH3) do określonych miejsc w genomie. Metylacja pozwala na minimalizację aktywności genu, dzięki czemu proces ten odgrywa istotną rolę w regulacji procesów fizjologicznych wewnątrz komórki w zależności od bieżących potrzeb i uwarunkowań zewnętrznych. Głównym celem badań było określenie aktywności genów kodujących tzw. rybosomalne RNA (rRNA), które wraz z odpowiednimi białkami tworzy tzw. rybosomy - struktury pozwalające komórce na syntezę białek wg instrukcji zakodowanej pierwotnie w informacji genetycznej. Ze względu na fakt, iż większość procesów w komórce zachodzi przy udziale białek, epigenetyczna regulacja aktywności genów dla rRNA jest kluczowa dla większości procesów zachodzących w organizmie. Zespół pod wodzą dr. Moshe Szyfa udowodnił, że geny kodujące rRNA także podlegają tego typu regulacji, przez co czynniki środowiskowe mogą wywierać znaczący wpływ m.in. na procesy uczenia, podejmowania decyzji i zapamiętywania. Poprzednie, wykonane na szczurach, badania naukowców z McGill University dowiodły, że zachowanie matki w czasie wczesnego dzieciństwa wpływa na aktywność genów - i przez to także na zachowanie - rozwijającego się potomstwa. Jednocześnie wykazano, że podawanie młodym leków zmieniających wzór metylacji DNA pozwala zmienić aktywność genów oraz sposób reagowania zwierząt na stres. Opisując wyniki badań nad mózgami dręczonych w dzieciństwie osób, dr Szyf zaznacza: Możliwe, że zmiany we wzorze metylacji były spowodowane przez przemoc w dzieciństwie, lecz w przypadku ludzi ciężko jest ustalić związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy wczesnym dzieciństwem, a zjawiskami epigenetycznymi. Dodaje: Wciąż nie jest znana odpowiedź na pytanie, czy możliwe jest wykrycie podobnych zmian w DNA uzyskanym z krwi, co pozwoliłoby na opracowanie testów diagnostycznych. [Należy też zbadać], czy możliwe jest opracowanie terapii, które usuwałyby te różnice w modyfikacjach epigenetycznych.