Epigenetika a vývoj dieťaťa: Ako zážitky detí ovplyvňujú ich gény? 5/5 (2)

“Epigenetika” je nová oblasť vedeckého výskumu, ktorá ukazuje, ako vplyvy prostredia – skúsenosti detí – skutočne ovplyvňujú prejav ich génov.

Skúma, ako sa naše gény menia v dôsledku nášho vlastného správania. Učebnicovým príkladom fungovania epigenetiky je odopieranie potravy potkaních matiek. Keď to urobíme, matka zmení fungovanie génov v mozgu svojho potomka. Tie sa potom správajú a reagujú na stresové podnety inak. Prejaví sa to však až v ich dospelosti. Epigenetika však nie je len doménou potkanov.

Donedávna sa predpokladalo, že genetické vplyvy sú samozrejmosťou. Vplyv skúseností z detstva a prostredia na štruktúru mozgu, a tým aj na dlhodobé fyzické a duševné zdravie, zostával záhadou.

Príroda vs. výchova

Keď sa na seba pozriete do zrkadla, môžete si povedať: “Ako je možné, že všetky bunky v mojom tele majú rovnakú DNA, ale moje orgány vyzerajú inak a fungujú inak?” Vďaka nedávnym pokrokom v epigenetike tomu začíname rozumieť. Vieme, že bunky používajú genetický materiál odlišne: gény sa zapínajú a vypínajú, čo vedie k prekvapujúcemu stupňu diferenciácie medzi jednotlivými časťami nášho tela.

Počas vývoja sa v DNA, ktorá tvorí naše gény, hromadia chemické značky, ktoré určujú, ako veľmi alebo ako málo sa gény prejavujú. Tento súbor chemických markerov sa nazýva “epigenóm”. Rôzne skúsenosti, ktoré deti získavajú, menia tieto chemické markery. To vysvetľuje, prečo geneticky identické dvojčatá môžu vykazovať odlišné správanie, zručnosti, zdravie a úspechy.

Jednoduchá zložka stravy (vitamín, jed) alebo vystavenie rôznym iným vonkajším vplyvom (môže sem patriť aj správanie) tlmí alebo zosilňuje účinok génov. Funkčnosť génov možno ovplyvniť k lepšiemu alebo horšiemu. A ak sa to deje bez zmeny skutočného genetického kódu, ide o epigenetiku.

Stará myšlienka, že gény sú “vytesané do kameňa”, bola vyvrátená. Príroda vs. výchova už nie je predmetom diskusie. Takmer vždy je to oboje!

Mechanizmus aktivácie génov

Gény, ktoré deti zdedia od svojich biologických rodičov, poskytujú informácie, ktoré riadia ich vývoj. Napríklad to, ako budú nakoniec vysoké alebo akú budú mať povahu.

Keď skúsenosti počas vývoja zmenia epigenetické značky, ktoré riadia expresiu génov, môžu zmeniť to, či a ako gény uvoľňujú informácie, ktoré nesú.

Ide o to, že vystavenie vonkajším podmienkam vyvoláva v tele chemické zmeny, ktoré mobilizujú skupinu molekúl, ktoré nazývame metylové skupiny. Tie sa môžu prilepiť na riadiace časti spustených génov. Tým sa na určitý čas utlmí ich funkcia. Môžu však pôsobiť aj opačne, zvyšovať výkonnosť iných génov. Týmito epigenetickými účinkami sa môže účinok génu posunúť z jednej hraničnej polohy do druhej. Tým sa mení vlastnosť, ktorú gén riadi.

Je zaujímavé, že hoci sa tieto zmeny najčastejšie vyskytujú počas embryonálneho alebo fetálneho vývoja, ich následky v podobe náchylnosti na choroby alebo zmien správania sa prejavia až v dospelosti. Vplyv génov pretrváva určitý čas a môže sa prenášať z jednej generácie na druhú.

Moshe Szyf, izraelský vedec a svetovo uznávaná autorita v oblasti epigenetiky, prispel k výskumu, ktorý odhalil dôležitý vzťah medzi materskou starostlivosťou a epigenetickými zmenami v mozgu. Jeho práca ukazuje, že rozdiely v materskej starostlivosti môžu viesť k zmenám v epigenéme, ktoré majú ďalekosiahle účinky na vývoj a správanie. Szyfov výskum zdôrazňuje, že materská starostlivosť môže regulovať väzbu špecifických faktorov, ako je NGFIA, na DNA, čo ovplyvňuje expresiu génov a vývoj nervového systému. Poukazuje tiež na možnosť, že tieto epigenetické zmeny sú potenciálne reverzibilné, čo znamená, že negatívne dôsledky zanedbávania v ranom veku možno vhodnými zásahmi zmierniť alebo zvrátiť v dospelosti. 

Prenos medzi generáciami

Z podrobných záznamov niekoľkých skupín ľudí narodených v severnom Švédsku v rokoch 1905, 1920 a 1980 vyplýva niekoľko skutočností.

Ak sa chlapci vo veku 8 – 12 rokov nemohli pre nedostatok jedla prejedať, ich budúci potomkovia netrpeli kardiovaskulárnymi ochoreniami. Ak však boli chlapci v tomto veku obézni, ich deti umierali na cukrovku. A dôsledky rozdielnej výživy otcovských predkov sa rozšírili aj na generáciu vnúčat.

Epigenetické udalosti sú vlastne na vrchole genetickej kontroly. Zapínajú a vypínajú gény alebo len dolaďujú ich výstup podľa potreby. Napríklad sa ukázalo, že porucha metylácie génov buniek, z ktorých vznikajú bunky krvnej línie, spúšťa vznik leukémie. Výskum v poslednom desaťročí potvrdil význam epigenetických procesov pri vzniku, vývoji a liečbe rakoviny. Epigenetické zmeny v DNA sa vyskytujú na začiatku vývoja rakoviny, a preto sú sľubnými kandidátmi na diagnostické a prognostické markery, zatiaľ čo epigenetické procesy predstavujú vhodné ciele na vývoj nových terapeutických látok.

Časté tvrdenie, že príčinou ochorenia je zmutovaný gén, môže byť vo svetle epigenetiky vlastne nezmysel. Veľmi často nejde o mutáciu génu, ale o epigenetický jav. Prudký nárast chorôb, ako je cukrovka, infarkty a mŕtvice, alebo epidémie obezity a rakoviny v populáciách bohatých krajín sú pravdepodobne spôsobené narušeným embryonálnym vývojom.

Ako obnoviť správne fungovanie génov?

Na epigenom teda vplývajú pozitívne skúsenosti, ako sú podporné vzťahy a príležitosti na učenie, aj negatívne vplyvy, ako sú toxíny v životnom prostredí alebo stresujúce životné okolnosti, ktoré zanechávajú na génoch jedinečný epigenetický “podpis”.
Tieto podpisy môžu byť dočasné alebo trvalé a oba typy ovplyvňujú, ako ľahko sa gény zapínajú alebo vypínajú. Najnovší výskum ukazuje, že môžu existovať spôsoby, ako zvrátiť niektoré negatívne zmeny a obnoviť zdravé fungovanie.

Zatiaľ čo genetické udalosti (poškodenie génov) sú väčšinou nezvratné, epigenetické udalosti (spomínaná metylácia génov) sú vratné. Gény možno demetylovať. Ide o to, že priliehajúce metylové skupiny molekúl sa oddelia od riadiacich častí génu. Odstránenie metylových skupín možno urýchliť, a to rovnakým spôsobom, akým boli prilepené – zmenou výživy, rôznymi skúsenosťami alebo podávaním určitých látok.

Viaceré zložky potravín môžu u ľudí vyvolať epigenetické zmeny. Napríklad brokolica a iné druhy krížovitej zeleniny obsahujú izotiokyanáty, ktoré môžu zvýšiť acetyláciu histónov. Na druhej strane, sója je zdrojom izoflavónu genisteínu, ktorému sa pripisuje zníženie metylácie niektorých génov. Polyfenolický katechín epigalokatechín-3-gallát, ktorý sa nachádza v zelenom čaji, má mnoho biologických účinkov vrátane inhibície metylácie DNA. Kurkumín, zlúčenina nachádzajúca sa v kurkume (Curcuma longa), má viacero účinkov na aktiváciu génov, inhibuje metyláciu DNA, ale tiež mení acetyláciu histónov.

Výskum ukázal, že počas rozvoja kognitívnych schopností, ako je učenie a pamäť, dochádza v mozgových bunkách k špecifickým epigenetickým modifikáciám a že opakovaná aktivácia mozgových obvodov určených na učenie a pamäť prostredníctvom interakcie s prostredím, ako sú vzájomné interakcie s dospelými, uľahčuje tieto pozitívne epigenetické modifikácie.

Vieme tiež, že správna výživa matky a plodu v kombinácii s pozitívnou sociálno-emocionálnou podporou detí prostredníctvom ich rodinného a komunitného prostredia znižuje pravdepodobnosť negatívnych epigenetických modifikácií, ktoré zvyšujú riziko neskorších telesných a duševných porúch.

Služby, ako je kvalitná zdravotná starostlivosť pre všetky tehotné ženy, dojčatá a batoľatá, ako aj podpora pre nových rodičov a opatrovateľov, môžu – doslova – ovplyvniť chemické zloženie génov detí. Podporujúce vzťahy a bohaté skúsenosti s učením vytvárajú pozitívne epigenetické vlastnosti, ktoré aktivujú genetický potenciál.

Najlepšou stratégiou je však podporovať citlivé vzťahy a znižovať stres, aby sa od začiatku budoval silný mozog, ktorý pomôže deťom vyrásť v zdravých a produktívnych členov spoločnosti. Mladé mozgy sú obzvlášť citlivé na epigenetické zmeny.