Šta je epigenetika i kako nas definiše?

Promene koje se nakupljaju tokom životnog veka nose važnu informaciju o interakcijama tog organizma s okolinom.

Da bismo razumeli sam proces, bitno je definisati što je to epigenetika.

Epigenetika se može definisati kao grana nauke koja izučava sve potencijalno stabilne nasledne promene u ekspresiji gena ili ćelijskom fenotipu, koje se događaju bez promena u rasporedu baza DNK.

Epigenetski procesi povezuju spoljašnje faktore s našim genetskim kodom, i omogućavaju spoljnim uticajima da ostave biohemijski otisak na našem genomu (biochemical footprint). Takav epigenetski kod je definisan modifikacijama hromatina procesima poput DNK metilacije i posttranslacijske modifikacije histona (HPTM), te se tokom života znatno menja. Najbolji primer toga su jednojajčani blizanci čiji je epigenom u počecima sličan, ali vremenom počinje znatno da se razlikuje.

Istraživanja su pokazala da prolazni i hronični spoljni uticaji mogu trajno da promene epigenetski kod. Promene koje se nakupljaju tokom životnog veka nose važnu informaciju o interakcijama tog organizma s okolinom. U nekim slučajevima ta informacija može da bude od velike važnosti za potomke, i može da im pruži određene prednosti tokom prilagođavanja. Ali, takođe nakupljanjem epigenetskih promena može da dođe do povećanja rizika od različitih bolesti (mnoge epigenetske promene su povezane s povećanjem rizika od karcinoma ili su predispozicija za psihičke poremećaje).

Mnoge složene bolesti, uključujući i psihičke poremećaje, jednim delom su nasledne, i razumevanje transgeneracijskog prenosa epigenetske informacije može dovesti do razvoja novih metoda tretiranja takvih bolesti.

Na primeru miševa dokazano je da žensko potomstvo miševa koji su imali visok nivo anksioznosti takođe pokazuje viši nivo anksioznosti u odnosu na druge ženke. Testiranja su izvedena tako da je posmatrano ponašanje miševa na otvorenom polju i lavirintu.

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

Fetalno programiranje

Fetalno programiranje je posredovano uticajem faktora kojima je izložen embrion u razvoju (in utero). Obuhvata i epigenetske promene u somatskim ćelijama koje oblikuju dalji razvoj, i ispoljavanje specifičnih svojstava nakon rođenja organizma.

Postavljena je hipoteza da fetalno programiranje predstavlja adaptivni odgovor, odnosno da priprema organizam za spoljne faktore kojima bi mogao biti izložen nakon rođenja. Neki od primera fetalnog programiranja su uticaj ishrane majke na potomstvo i uticaj stresa majke tokom trudnoće na razvoj mozga kod potomstva.

- Ishrana – mnogo je dokaza koji pokazuju kako promenjena ishrana može da bude faktor rizika za razvoj gojaznosti i dijabetesa u odrasloj dobi potomaka. Slični efekti su ispitani i kod glodara, i povezani su sa promenama na jetri, gušterači i masnom tkivu, kao i na regijama u mozgu koje su uključene u hranjenje i metabolizam. Te posmatrane promene su rezultat promena u procesu DNAme i HPTM kod mnogih gena povezanih s metabolizmom.

- Prenatalni stres – takav stres može da bude rezultat psihički i fizički stresnih situacija kojima može biti izložena majka tokom gestacije. Prenatalni stres povezan je i s pojedinim promenama u ponašanju, kao što su problemi s temperamentom, poremećaj pažnje, simptomi autizma, depresija i šizofrenija tokom detinjstva i zrele dobi kod čoveka.

Socijalni/bihevioralni transfer

Kod većine sisara najveći uticaj na dalji razvoj ima interakcija s majkom na početku života. Kvalitet majčinske brige o potomcima ima velik uticaj na njihov kognitivni i emocionalni razvoj. Ali i sama majčinska briga zavisi od raznih drugih spoljnih faktora, kao što su dostupnost hrane, društvena hijerarhija i stres. Na primeru 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 povišen nivo anksioznosti i smetnje pri učenju.

Transmisija germinativne linije

Transmisija germinativne linije zahteva da se epigenetska obeležja prvo razviju u germinativnim ćelijama roditelja, koji se onda kasnije prenose na potomstvo. Eksperimentalno je teško odrediti da li se radi o takvom nasleđivanju, zbog uticaja majke na potomstvo koje je određeno mnogim faktorima (npr. u zavisnosti od atraktivnosti mužjaka zavisi kako će se ženka odnositi prema potomstvu).

Prednost epigenetskog nasleđivanja u odnosu na klasično je to što brza i ciljana adaptacija na spoljne uslove može da se prenese na sljedeće generacije. Na taj način potomci su spremniji na moguće spoljne uslove koji ih očekuju tokom života. Ono što je najvažnije je da sama ideja epigenetike zamućuje granicu između genetskih faktora i spoljašnjih 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 lekova, ali i omogućavaju određivanje podložnosti pojedinca određenoj bolesti. Istraživanje transgeneracijskih epigenetskih posledica još je uvek na početku i treba još mnogo vremena i rada kako bi se pronašli čvrsti dokazi za pretpostavljene mehanizme.

Izvor: geek.hr