Czy niektóre predyspozycje zdrowotne mogą być dziedziczone epigenetycznie?
„Doświadczenia na zwierzętach pokazują, że obok genetyki kolejnym czynnikiem, jaki może wpływać na przyszłe pokolenia, jest ekspozycja na stresory, która powoduje zmiany w komórkach płciowych”, twierdzi Olli Raitakari, koordynator projektu MULTIEPIGEN, który został sfinansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych. Wśród czynników mających potencjalny wpływ na międzypokoleniową kondycję zdrowotną Raitakari wymienia palenie tytoniu, dietę, zanieczyszczenie środowiska i stres. Ekspozycja na te czynniki ma moc wyłączania lub włączania genów bez konieczności zmiany sekwencji DNA, co oznacza, że na cechy i choroby może wpływać środowisko, w jakim żyli rodzice, a może nawet dziadkowie. Ekspozycja na stresory może zmieniać na przykład modulujące ekspresję genów cząsteczki RNA plemników, które to cząsteczki są następnie odpowiedzialne za „programowanie” cech potomstwa, takich jak zdrowie metaboliczne. Co ważne, dziedziczenie epigenetyczne nie powoduje wyłącznie negatywnych efektów, ale również korzyści związane z lepszych przystosowaniem. Nie mogąc przeprowadzić tego rodzaju doświadczeń na ludziach, zespół projektu MULTIEPIGEN połączył szczegółowe dane podłużne z konkretnymi danymi potrzebnymi do analizy hipotezy dziedziczenia epigenetycznego. „Nasze badanie pomaga rzucić światło na dziedziczenie epigenetyczne we współczesnej populacji dzięki ujawnieniu istnienia korelacji między ekspozycją na stresory na różnych etapach życia z profilem epigenetycznym plemników. Zgodnie z naszą wiedzą nie ma żadnych innych badań, które zawierałyby szczegółowe informacje, w tym dotyczące epigenetyki linii zarodkowej, z tak dużej wielopokoleniowej próby”, podkreśla Raitakari, który prowadzi badania na Uniwersytecie w Turku, uczelni będącej gospodarzem projektu.
Unikalne dane do weryfikacji hipotezy dziedziczenia epigenetycznego
Zachęceni nielicznymi dowodami wskazującymi na istnienie procesu dziedziczenia międzypokoleniowego u ludzi, u podstaw którego leży linia zarodkowa (za pośrednictwem komórek jajowych bądź plemników), uczeni z projektu MULTIEPIGEN skupili się na markerach epigenetycznych plemników. Ich głównym zamiarem było zrozumienie, w jaki sposób różne aspekty ekspozomu (zbioru wszystkich czynników, na jakie jesteśmy wystawieni w ciągu życia) wpływają na wspomniane markery, a co za tym idzie – jaki jest ich wpływ na zdrowie potomstwa. „Co prawda pojawia się coraz więcej dowodów ukazujących wpływ określonych czynników na męskie komórki rozrodcze, w tym na cechy potomstwa, jednak całość zjawiska epigenomu komórek rozrodczych – od ekspozycji ojca po zdrowie potomstwa – nigdy nie została poddana szczegółowym badaniom na jednym zbiorze danych”, dodaje badaczka projektu Noora Kartiosuo. W projekcie MULTIEPIGEN wykorzystano dane dotyczące ryzyka chorób układu krążenia pozyskane w ramach badania Cardiovascular Risk in the Young Finns Study (YFS) – podłużnego badania kohortowego prowadzonego w Finlandii od 1980 roku z udziałem uczestników w wieku od 3 do 18 lat. W badaniu wzięło udział łącznie 2 127 z 3 596 pierwotnych uczestników, przy czym zespół projektu MULTIEPIGEN zebrał dane od 2 425 rodziców i 2 762 dzieci z pierwotnej kohorty YFS. Mając do dyspozycji te informacje, zespół zajął się analizą narażenia ojców na szereg czynników, takich jak chemikalia obecne w środowisku, palenie, otyłość (duża ilość tkanki tłuszczowej) i stres, koncentrując się na dwóch etapach ich życia: okresie dojrzewania i okresie tuż przed poczęciem potomstwa. Aby ocenić stan zdrowia członków trzech pokoleń, zespół wykorzystał kilka metod, w tym antropometrię, ocenę funkcji poznawczych, USG tętnic szyjnych i wątroby, a także kwestionariusze oceniające zdrowie psychiczne oraz próbki krwi i surowicy.
Wstępne wnioski
Chociaż analiza wyników jest w toku, zespół poczynił już pewne wstępne ustalenia. Potwierdzają one w dużym stopniu wcześniejsze wnioski dotyczące wpływu palenia tytoniu przez ojców oraz nadmiaru tkanki tłuszczowej u młodych ojców w okresie poczęcia na zdrowie sercowo-metaboliczne, funkcje poznawcze i zdrowie psychiczne potomstwa. Jeśli chodzi o ustalenia dotyczące roli linii zarodkowej, Kartiosuo wyjaśnia: „Uzyskane przez nas dane zgadzają się z wynikami badań na zwierzętach. Po pierwsze, określone grupy cząsteczek RNA plemników są najbardziej »reaktywne« pod wpływem zewnętrznych stresorów. Po drugie, grupy RNA, które zgodnie z hipotezą przenoszą informacje międzypokoleniowe, również najczęściej wiążą się ze stanem zdrowia potomstwa, jak wynika z naszych danych dotyczących ludzi”.
Szeroki wpływ dziedziczenia epigenetycznego na zdrowie
Odkrycie, w jaki sposób skutki narażenia na szkodliwe czynniki mogą przenosić się na kolejne pokolenia, prawdopodobnie stanie się impulsem do rewizji niektórych przepisów związanych ze zdrowiem, na przykład dotyczących narażenia na substancje PFAS, tak zwane „wieczne chemikalia”. Co równie ważne, ustalenia dotyczące wpływu nawyków zdrowotnych ojców, takich jak masa ciała i radzenie sobie ze stresem, mogą być podstawą do opracowania skuteczniejszych strategii interwencyjnych ukierunkowanych na młodych mężczyzn. Chcąc zbadać wpływ współczesnego ekspozomu na plemniki, za kolejny cel swoich badań zespół obrał scharakteryzowanie epigenomu plemników zdrowych, młodych i płodnych mężczyzn w okresie tuż przed poczęciem przez nich dzieci, a następnie monitorowanie zdrowia potomstwa. „Chociaż byłoby to przedsięwzięcie obliczone na dziesięciolecia, już na wczesnym etapie oferowałoby istotne informacje na temat zdrowia”, dodaje Raitakari.
Słowa kluczowe
MULTIEPIGEN, epigenetyczny, zdrowie, stresory, plemniki, palenie, RNA, gen