Genexpression und Epigenetik: Wie Ernährung und Umwelt Ihre Gesundheit Beeinflussen

Einführung.

Die meisten Menschen sind bis zu einem gewissen Grad mit der Wissenschaft hinter der Genetik vertraut. Genetik hilft uns zu verstehen, wie die Evolution funktioniert und wie wir Eigenschaften von unseren Eltern erben, und hilft uns in der Medizin, oder Anthropologie indem wir verstehen, wie sich unser Körper vom Homininen zum anatomisch modernen Menschen entwickelt hat.

Aber was ist mit Epigenetik? Kennen Sie diesen Begriff? Wussten Sie, dass Gene nicht in Stein gemeißelt sind? Wissen Sie, wie wir unser Schicksal ändern können, indem wir unsere Gene beeinflussen? Es handelt sich um ein neues und aufstrebendes wissenschaftliches Gebiet der Epigenetik.

Klassische Genetik.

Aber wie sind wir hierher gekommen? Wie haben wir die Geheimnisse der DNA und die Mechanismen, die sie regulieren, entdeckt?

Alles begann mit einem Mönch namens Gregor Mendel, der im 19. Jahrhundert lebte. Er war neugierig, wie Pflanzen Merkmale wie Blütenfarbe und Samenform erben. Er führte Experimente mit Erbsenpflanzen durch, kreuzte sie und zählte die Nachkommen. Er bemerkte, dass einige Merkmale einfachen Vererbungsmustern folgten, während andere zu verschmelzen oder zu verschwinden schienen. Er entwickelte einige Regeln, die seine Beobachtungen erklärten, die wir heute Mendels Vererbungsgesetze nennen. Er veröffentlichte sein Werk 1865, aber niemand kümmerte sich darum. Er starb, ohne zu wissen, dass er der Vater des wichtigsten Wissenschaftsgebiets namens Genetik war.

Schneller Vorlauf ins frühe 20. Jahrhundert. Einige Wissenschaftler entdeckten Mendels Werk wieder und erkannten, dass es genial war. Sie entdeckten auch, dass Chromosomen aus DNA und Proteinen bestehen und dass sie die Erbeinheiten tragen, die sie Gene nannten. Sie fanden heraus, wie Gene auf Chromosomen angeordnet sind, wie sie während der Meiose (Zellteilung) ausgetauscht werden können und wie sie durch Strahlung oder Chemikalien mutiert werden können. Sie lernten auch, wie man Gene mithilfe von Verknüpfungsanalysen und Rekombinationsfrequenzen auf Chromosomen kartiert. Dies war die Ära der klassischen Genetik.

Aber es gab ein Problem. Die klassische Genetik konnte nicht alles erklären. Wie steuerten beispielsweise Gene Merkmale? Wie haben Gene mit der Umwelt interagiert und wie viel davon hat Auswirkungen auf unser Genom? Wie haben sich Gene im Laufe der Zeit und über Generationen hinweg verändert? Diese Fragen führten zur Gründung einer neuen Disziplin namens Molekularbiologie.

Zentrales Dogma.

1953 lösten James Watson und Francis Crick das Problem Struktur der DNA. Es handelte sich um eine Doppelhelix aus vier Nukleotiden (A, T, C, G), die auf bestimmte Weise miteinander gepaart waren (A mit T, C mit G). Sie erkannten, dass diese Struktur erklärte, wie DNA Informationen (die Sequenz von Nukleotiden) speichern, sich selbst kopieren (durch Trennung der Stränge und deren Verwendung als Vorlagen) und sich selbst ausdrücken konnte (indem sie in RNA transkribiert und in Proteine ​​übersetzt wird). Dieses Werk wurde zum „zentrales Dogma der Molekularbiologie“. Eine Theorie besagt, dass genetische Informationen nur in eine Richtung fließen, von der DNA über die RNA zum Protein oder von der RNA direkt zum Protein. Es wurde erstmals 1957 von Francis Crick formuliert und 1958 veröffentlicht.

Aber es gab noch ein anderes Problem. Auch die Molekularbiologie konnte nicht alles erklären.

Woher wussten Zellen beispielsweise, wann und wo sie Gene ein- und ausschalten müssen? Wie haben sich Zellen während der Entwicklung in verschiedene Typen geteilt, weil jeder einzelne die gleiche DNA hat? Wie haben sich Zellen an ihre für die Krebsforschung wichtige Identität und Geschichte erinnert? Wie reagierten Zellen auf Signale anderer Zellen oder aus der Umgebung?

Geburt der Epigenetik.

Diese Fragen führten zur Geburtsstunde der Epigenetik, deren Ziel es war, die Mechanismen aufzudecken, die die Genexpression regulieren, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.

Der Begriff Epigenetik wurde bereits 1942 von Conrad Waddington geprägt, doch es dauerte Jahrzehnte, bis er wissenschaftliche Akzeptanz erlangte.

Die Epigenetik basiert auf der Idee, dass es chemische Veränderungen an der DNA oder an der DNA gibt Histone (Proteine, die sich um die DNA wickeln), die beeinflussen können, wie die Zellmaschinerie auf Gene zugreift und diese nutzt. Diese Modifikationen können durch Enzyme hinzugefügt oder entfernt werden, abhängig von verschiedenen Faktoren wie Zelltyp, Entwicklungsstadium, Umwelteinflüssen, Stress, Ernährung usw. (Peixoto et al., 2020). Diese Veränderungen können bei der Zellteilung auch an Tochterzellen oder bei der Fortpflanzung sogar an Kinder weitergegeben werden.

Das bedeutet, dass die Epigenetik Merkmale beeinflussen kann, die nicht allein durch die DNA kodiert werden, wie etwa Verhalten, Krankheitsanfälligkeit oder Alterung.

Epigenetik ist eines der heißesten Themen, ebenso wie die Genetik einst noch mehr. Das Problem ist, dass die meisten Menschen nichts davon gehört haben, sodass der alte Glaube bestehen bleibt, dass Gene alles sind. Wir müssen die neue Forschung einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich machen, die immer noch glaubt, dass Gene in Stein gemeißelt sind und dass man nichts dagegen tun kann. Die Epigenetik stellt einige Annahmen und Dogmen der Genetik und Molekularbiologie in Frage. Es eröffnet neue Möglichkeiten, das Leben auf einer tieferen Ebene zu verstehen. Es eröffnet auch neue Möglichkeiten zur Verbesserung von Medizin und Gesundheit durch die Veränderung der Genexpression.

Es kommt nicht auf die Gene an, sondern auf die Art und Weise, wie sie sich ausdrücken.

Was ist Genexpression?

Bevor wir uns wissenschaftlicher mit der Epigenetik befassen, sprechen wir über die Genexpression.

Die Genexpression bezieht sich darauf, wie oft oder wann Proteine ​​aus den Anweisungen in Ihren Genen erstellt werden (Was ist Epigenetik? | CDC, 2022b).

Proteine ​​sind die Bausteine. Sie erfüllen viele Funktionen, wie den Aufbau von Gewebe, die Bekämpfung von Infektionen und die Regulierung von Hormonen (Pelusa et al., 2022).

Ihre Gene tragen die Informationen zur Produktion von Proteinen, sie produzieren jedoch selbst keine Proteine. Sie benötigen die Unterstützung anderer Moleküle, z RNA und Enzyme, um den Code zu lesen und die Proteine ​​zu produzieren. Dieser Vorgang wird Transkription genannt (Blackwell et al., 2006).

Die Transkription ist nicht immer aktiviert. Es kann abhängig von verschiedenen Faktoren ein- oder ausgeschaltet sein, beispielsweise von Signalen anderer Zellen, Hormonen oder Nährstoffen. So passt sich unser Körper an unterschiedliche Situationen an.

Wenn Sie beispielsweise hungrig sind, aktiviert Ihr Körper Gene, die dafür sorgen, dass Enzyme Nahrung aufspalten und Energie freisetzen. Wenn Sie satt sind, schaltet Ihr Körper diese Gene aus und aktiviert Gene, die überschüssige Energie als Fett speichern.

Warum ist Epigenetik wichtig?

Epi bedeutet auf Griechisch „oben“ oder „oben“. Es kommt nicht auf Ihre Gene an, sondern darauf, was sie ausdrücken.

Alle Ihre Zellen haben die gleichen Gene, sehen aber aufgrund epigenetischer Veränderungen unterschiedlich aus und verhalten sich unterschiedlich. Mit anderen Worten handelt es sich um eine zusätzliche Informationsebene, die die Genregulation steuert (Hamilton et al., 2011).

Epigenetische Veränderungen können die Genexpression hemmen oder aktivieren. Eine Kombination dieser Modifikationen spielt eine wichtige Rolle beim „Imprinting“, einer Art „Markierung“, die bestimmt, ob ein Gen exprimiert wird oder nicht.

DNA entsteht durch Kombinationen von Nukleotide. Dies sind die berühmten Buchstaben, die den meisten Menschen bekannt sind: Adenin (A), Thiamin (T), Guanin (G) und Cytosin (C).

Cytosin kann beispielsweise durch das Hinzufügen einer Methylgruppe (CH3) verändert werden.

Dieser Vorgang wird als Methylierung bezeichnet und verändert die Expression des Gens, dessen Sequenz verändert wurde. DNA-Methylierung führt typischerweise zur Stummschaltung des Gens. Unter den falschen Umständen könnte dies sehr schlimm sein, wenn das Gen das Immunsystem oder eine andere wichtige Funktion reguliert.

Epigenetische Veränderungen können bereits vor Ihrer Geburt, während Ihrer Entwicklung und während Ihres gesamten Lebens auftreten. Einige epigenetische Veränderungen sind normal und für Ihr Wachstum und Ihre Funktion notwendig.

Andere epigenetische Veränderungen werden durch Ihr Verhalten und Ihre Umgebung beeinflusst.

Beispielsweise kann Ihre Ernährung die Methylierung Ihrer Gene oder die Veränderung Ihrer Histone beeinflussen.

Ihre körperliche Aktivität kann Einfluss darauf haben, wie viel nicht-kodierende RNA produziert wird oder wie sie mit kodierender RNA interagiert.

Diese epigenetischen Veränderungen sind Teil der Evolution und haben ihren Zweck, können aber in manchen Szenarien auch positive oder negative Auswirkungen auf Ihre Gesundheit haben.

Einige epigenetische Veränderungen können beispielsweise unser Immunsystem verbessern, indem sie Gene aktivieren, die Entzündungen oder Krebs bekämpfen.

Andere epigenetische Veränderungen können Ihr Krankheitsrisiko erhöhen, indem sie Gene ausschalten, die den Stoffwechsel oder das Immunsystem regulieren (Fanucchi et al., 2021); (Surace et al., 2019).

Dies ist eine treibende Kraft der Anpassung und Evolution. Wenn Sie einen Beweis für die Evolution und wie sie in Echtzeit funktioniert und wie sich Organismen entwickeln, suchen, ist dies das Richtige für Sie. Aus diesem Grund können epigenetische Veränderungen auch von einer Generation zur nächsten vererbt werden. Wenn Ihre Großeltern beispielsweise Toxinen, Mutagenen oder Stressfaktoren ausgesetzt waren und diese Exposition zu epigenetischen Veränderungen in ihrer DNA, ihren Spermien oder Eizellen führte, könnten diese Veränderungen dann an Sie weitergegeben werden und Ihre Genexpression beeinflussen (Denhardt et al., 2018).

Eine verschmutzte Umwelt und Giftstoffe überall wirken sich nicht nur auf Ihre DNA aus, sondern auch auf die DNA Ihrer Kinder (von Magalhães-Barbosa et al., 2022).

Epigenetische Veränderungen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit.

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Hauptfaktoren, die die Genexpression und epigenetische Veränderungen beeinflussen. Es gibt noch mehr Faktoren, aber was Sie aus dieser Tabelle mit nach Hause nehmen können, ist die Tatsache, dass in jeder Zeile die Faktoren, die das Risiko beeinflussen, Ernährung, Stress und die Belastung durch Giftstoffe sind.

Beispiele für epigenetische Veränderungen und ihre Auswirkungen auf das Krebsrisiko.

Krebs ist eine komplexe Krankheit, bei der sich Tausende verschiedener Mutationen anhäufen und sowohl Veränderungen im Genom als auch im Epigenom auftreten (Brena et al., 2007), (Shen et al., 2013). Sie können eine genetische Veranlagung haben, dass Sie von Ihren Eltern ermutigt werden, aber das ist nur ein Teil des Gesamtbildes.  

Dass sich die genetische Veranlagung für Krebs tatsächlich von der Genexpression abhängig macht und die Genexpression vor allem von der Ernährung abhängt (Hullar et al., 2014) und Umwelt (Abdul et al., 2017).

Epigenetische Veränderungen können Gene ein- oder ausschalten, die am Zellwachstum, Zelltod oder der Immunantwort beteiligt sind. Diese Veränderungen können sich dann auf Ihr Gesamtrisiko auswirken, an Krebs zu erkranken oder auf eine Krebsbehandlung anzusprechen. Aus diesem Grund haben wir eine Krebsepidemie, bei der jeder vierte Mensch erkrankt in westlichen Gesellschaften mit einer amerikanischen Standarddiät werden daran sterben. Nicht schlechte Gene sind die Ursache, sondern die Genexpression.

Hier einige Beispiele für epigenetische Veränderungen und ihre Auswirkungen auf das Krebsrisiko:

• Die DNA-Methylierung blockiert den Zugriff der Proteine, die das Gen lesen, und schaltet das Gen praktisch aus. DNA-Methylierung kann Gene ausschalten, die Tumore unterdrücken oder DNA-Schäden reparieren, was im Grunde genommen das Immunsystem deaktiviert. Wenn beispielsweise eine Mutation im BRCA1-Gen vorliegt, die dessen ordnungsgemäße Funktion verhindert, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass Sie an Brustkrebs und einigen anderen Krebsarten erkranken. Wenn dieses Gen jedoch ebenfalls methyliert ist, werden Sie höchstwahrscheinlich sterben, weil Ihr Immunsystem ausgeschaltet ist. Methylierung kann Ihr Krebsrisiko weiter erhöhen und Ihren Krebs aggressiver machen (Catteau et al., 2002), (Prajzendanc et al., 2020).
• Bei der Histonmodifikation werden chemischen Gruppen hinzugefügt oder entfernt. Histone sind Proteine, die sich um die DNA wickeln und eine Struktur namens Chromatin bilden. Abhängig von der Art und Position der chemischen Gruppen kann die Histonmodifikation dazu führen, dass das Chromatin dichter oder lockerer gepackt wird, was sich darauf auswirkt, wie viel DNA den Proteinen, die es lesen, ausgesetzt oder verborgen bleibt. Die Histonmodifikation kann Gene beeinflussen, die den Zellzyklus, die Apoptose oder die Angiogenese regulieren. Wenn beispielsweise eine Mutation im p53-Gen vorliegt, die dessen ordnungsgemäße Funktion beeinträchtigt, steigt die Wahrscheinlichkeit, an verschiedenen Krebsarten zu erkranken. Wenn dieses Gen jedoch auch durch Histone verändert wird, kann dies Ihr Krebsrisiko weiter erhöhen oder Ihren Krebs resistenter gegen eine Behandlung machen (Yue et al., 2017).
• Nicht-kodierende RNA: Hierbei binden Moleküle, die nicht-kodierende RNA genannt werden, an kodierende RNA, die zur Herstellung von Proteinen verwendet wird. Nicht-kodierende RNA kann dabei helfen, kodierende RNA abzubauen oder Moleküle zu rekrutieren, die Histone modifizieren und so die Genexpression beeinflussen. Nichtkodierende RNA kann Gene beeinflussen, die die Zelldifferenzierung, Invasion oder Metastasierung steuern. Wenn beispielsweise eine Mutation im KRAS-Gen vorliegt, die dessen ordnungsgemäße Funktion verhindert, steigt die Wahrscheinlichkeit, an Darmkrebs zu erkranken. Wenn dieses Gen jedoch auch durch nicht-kodierende RNA reguliert wird, kann es Ihr Krebsrisiko weiter erhöhen oder die Behandlung Ihrer Krebserkrankung erschweren (Saliani et al., 2022).

Epigenetische Veränderungen und ihre Auswirkungen in Abhängigkeit von Ernährung und Ernährung

Wirkung von Antioxidantien auf die Genexpression.

Hier sind einige Beispiele. Dies ist keine vollständige Liste aller Effekte, sondern nur ein Beispiel:

• Antioxidantien können die DNA-Methylierung verhindern oder umkehren. DNA-Methylierung kann auftreten, wenn Sie freien Radikalen oder Toxinen ausgesetzt sind. Antioxidantien können diesen Prozess blockieren oder die Methylgruppe entfernen und so die Genfunktion wiederherstellen.
• Antioxidantien können Histonmodifikationen modulieren. Antioxidantien können die Enzyme beeinflussen, die diese Modifikationen vornehmen, und so die Chromatinstruktur verändern.
• Antioxidantien können nichtkodierende RNA regulieren. Antioxidantien können die Produktion oder Aktivität nichtkodierender RNA beeinflussen und so die Genregulation verändern.
• Antioxidantien können DNA-Schäden verhindern oder reparieren und die normale Genexpression wiederherstellen, wodurch die Krebsentstehung verhindert oder verlangsamt wird.

In der folgenden Tabelle sind ausgewählte Antioxidantien und ihre Auswirkungen auf die Genexpression aufgeführt. Dies ist keine vollständige Liste, sondern lediglich einige Beispiele, die vom Wissenschaftler untersucht wurden. Es gibt Tausende verschiedener sekundärer Pflanzenstoffe und Sie sollten oder würden nicht in der Lage sein, sie alle zu recherchieren. Sie sollten sich bemühen, die zu erhöhen Gesamt-ORAC-Wert Ihrer Ernährung durch Ernährung und nicht den Weg einzelner zusätzlicher Antioxidantien gehen. Phytochemikalien wirken synergistisch als Komplex von Chemikalien aus Vollwertnahrungsquellen, wobei 2 plus 2 15 ergibt. In der Tabelle habe ich einige Antioxidantien nur als Beispiel aufgeführt.

Es gibt viele weitere Antioxidantien, die die Genexpression beeinflussen können. Wenn Sie mehr erfahren möchten, können Sie nach verwandten Artikeln suchen.

Vielleicht fragen Sie sich auch, woher Sie Antioxidantien bekommen können. Die gute Nachricht ist, dass sie hauptsächlich in Pflanzen vorkommen und dass es Pflanzen gibt, die sehr reich an Antioxidantien sind. Lernen Sie Ihre ORAC-Werte kennen.

Auswirkungen von Folat auf die Genexpression.

Folat ist ein B-Vitamin, das an der Synthese von DNA und RNA beteiligt ist. Sie benötigen Folsäure, damit Ihre Zellen richtig wachsen und sich teilen können. Sie können Folsäure aus Lebensmitteln wie Blattgemüse, Bohnen, Nüssen, Eiern und angereichertem Getreide erhalten. Das Problem ist, dass dies eines der am weitesten verbreiteten ist Mängel in der amerikanischen Standarddiät. Menschen, die sich vollwertig und pflanzlich ernähren, haben in der Regel keinen Folatmangel und benötigen keine zusätzliche Folsäureergänzung.

Hier sind einige Beispiele:

• Folat stellt Methylgruppen (eine Kohlenstoffgruppe) für die DNA-Methylierung bereit (Crider et al., 2012). Folat ist eine der Hauptquellen für Methylgruppen für diesen Prozess. Folatmangel kann die DNA-Methylierung beeinträchtigen und eine abnormale Genexpression verursachen.
• Folat beeinflusst den Verschluss des Neuralrohrs. Das Neuralrohr ist die Struktur, die im Embryo das Gehirn und das Rückenmark bildet. Für eine normale Entwicklung muss das Neuralrohr richtig schließen. Folat ist für diesen Prozess unerlässlich, da es die Expression von Genen beeinflusst, die am Verschluss des Neuralrohrs beteiligt sind (Saitsu et al., 2017). Folatmangel kann den Verschluss des Neuralrohrs verhindern und Geburtsfehler wie Spina bifida verursachen.
• Folat ist wichtig für die kognitive Funktion, da es die Expression von Genen beeinflusst, die an der Entwicklung und Funktion des Gehirns beteiligt sind. Folatmangel kann die kognitiven Funktionen beeinträchtigen und das Demenzrisiko erhöhen.

Dies sind einige der Auswirkungen von Folsäure auf die Epigenetik und warum sie für Ihre Gesundheit und Entwicklung wichtig sind. Sie fragen sich vielleicht, wie viel Folsäure Sie benötigen und woher Sie es bekommen können. Nun, hier sind einige Tipps:

• Die empfohlene Tagesdosis für Folsäure beträgt 400 Mikrogramm für Erwachsene und 600 Mikrogramm für schwangere Frauen.
• Sie können Folsäure aus Lebensmitteln wie Blattgemüse, Bohnen, Nüssen, Eiern und angereichertem Getreide erhalten. Sie können auch ein Nahrungsergänzungsmittel einnehmen, wenn Sie einen Mangel oder einen erhöhten Bedarf an Folsäure haben.
• Sie sollten die Einnahme von zu viel Folat vermeiden, da es ein Vitamin maskieren kann B12-Mangel oder einige Medikamente beeinträchtigen.
• Außerdem ist Folsäure nicht dasselbe wie Folat. Wir brauchen Folat, aber Nahrungsergänzungsmittel bestehen aus Folsäure. Unsere Leber ist im Gegensatz zur Leber von Ratten im Tiermodell nicht in der Lage, mehr als 400 mg Folsäure an einem Tag in Folsäure umzuwandeln. Aus diesem Grund überschreiten die meisten Nahrungsergänzungsmittel nie mehr als 400 mg Folsäure.

Auswirkungen der Kalorienrestriktion auf die Genexpression.

Von einer Kalorienrestriktion spricht man, wenn Sie Ihre Kalorienaufnahme reduzieren, ohne dass es zu einer Unterernährung kommt. Eine Kalorieneinschränkung kann sich darauf auswirken, wie viel nicht-kodierende RNA produziert wird oder wie sie mit kodierender RNA interagiert (Abraham et al., 2017). Eine Kalorienrestriktion kann auch den zirkadianen Rhythmus der Genexpression in verschiedenen Organen und Geweben regulieren (Patel et al., 2016).

Diese Auswirkungen der Kalorienrestriktion auf die Epigenetik können verschiedene Vorteile für Ihre Gesundheit und Ihr Alter haben. Zum Beispiel:

• Eine Kalorieneinschränkung kann das Altern verlangsamen durch Modulation verschiedener Signalwege, wie z. B. Entzündungen (Gabandé-Rodríguez et al., 2019), oxidativer Stress, Stoffwechsel und Autophagie (Bagherniya et al., 2018).
• Eine Kalorienrestriktion kann auch die Lebensspanne verlängern, indem sie die Expression von Genen erhöht, die vor Zellschäden und Zelltod schützen (Komatsu T et al., 2019).

In unserer normalen Entwicklung wurden wir in unserem Leben zu Kalorienrestriktionen gezwungen Aufgrund der Knappheit ist dies eine normale Umgebung für alle unsere Hominin-Vorfahren. Die Reaktion unseres Körpers auf Einschränkungen besteht darin, sich selbst zu reparieren, indem er zunächst schlechte, mutierte oder präkanzeröse Zellen zur Energiegewinnung zerstört und den Stoffwechsel verlangsamt. Wenn Sie Ihren Stoffwechsel verlangsamen, verbrennen Sie weniger Energie, haben weniger oxidativen Stress und leben länger. Und auch eine Kalorienrestriktion hat Auswirkungen auf die Genexpression. Unser Körper ist daran gewöhnt und erwartet, dass es ein normaler Teil des Lebens ist. Fehlende Autophagie führt direkt zu einem Krebsrisiko. A Eine vollwertige, pflanzliche Ernährung führt von Natur aus eher zu einer Kalorieneinschränkung indem es weniger Kalorien liefert als eine Standard American Diet (SAD) und gleichzeitig den Nährstoffbedarf deckt (Greger, 2020). SAD hingegen führt zu einem Kalorienüberschuss aufgrund von Öl und Zucker sowie sehr schmackhaften Lebensmitteln, was die Genexpression beeinträchtigen und das Krankheitsrisiko erhöhen kann.

Fasereffekte auf die Genexpression.

Ballaststoffe sind Kohlenhydrate, die nicht direkt von unseren Enzymen verdaut werden, sondern im Dickdarm landen, wo sie von Darmbakterien fermentiert werden. Ballaststoffe können Ihnen helfen, Ihre Verdauung zu regulieren, Ihren Cholesterinspiegel zu senken und Verstopfung vorzubeugen.

Bakterien, die Ballaststoffe fermentieren, sind symbiotisch und gut für unser Immunsystem und unseren Körper, im Gegensatz zu nicht-probiotischen Bakterien, die Fleisch verfaulen. Dieses fleischfressende Bakterium verfault das Fleisch, das Sie stundenlang im Dickdarm gegessen haben, und verursacht eine Entzündung. Fleisch ist Fleisch und Ihres ist auch lecker.

Sie können Ballaststoffe aus Lebensmitteln wie Obst, Gemüse, Getreide, Bohnen und Nüssen gewinnen.

Hier sind einige Beispiele:

• Ballaststoffe können die Zusammensetzung und Funktion der Darmmikrobiota beeinflussen, indem sie probiotische Bakterien mit Nahrung versorgen und ihr Wachstum und ihre Aktivität gegenüber fleischfressenden nicht-probiotischen Bakterien stimulieren (Makki et al., 2018).
• Ballaststoffe beeinflussen die von der Darmmikrobiota produzierten Metaboliten. Die Metaboliten sind die Substanzen, die von der Darmmikrobiota produziert oder verbraucht werden. Sie können in Ihren Blutkreislauf gelangen und Ihre Organe und Gewebe beeinträchtigen. Ballaststoffe können die Art und Menge dieser von der Darmmikrobiota produzierten Metaboliten beeinflussen, indem sie probiotische Bakterien stimulieren und Stoffwechselprozesse nicht-probiotischer fleischfressender Bakterien im Dickdarm herunterregulieren (Makki et al., 2018).
• Diese Metaboliten können dann die epigenetische Regulierung beeinflussen, indem sie die Verfügbarkeit oder Aktivität chemischer Spender oder Enzyme modulieren, die die DNA-Methylierung und Histonmodifikationen steuern. Diese epigenetischen Veränderungen können die Expression von Genen verändern, die an Entzündungen, Immunität und Stoffwechsel beteiligt sind.
• Ballaststoffe können vor Fettleibigkeit und Diabetes schützen, indem sie die Expression von Genen modulieren, die an der Glukosehomöostase, dem Fettstoffwechsel und dem Energieverbrauch beteiligt sind.
• Ballaststoffe können die Immunfunktion verbessern. Chronische Entzündungen können eine Folge eines Ungleichgewichts der Darmmikrobiota oder einer beeinträchtigten Barrierefunktion des Darms sein. Ballaststoffe können die Immunfunktion verbessern und Infektionen vorbeugen, indem sie die Expression von Genen modulieren, die an Entzündungen, Immunität und Barrierefunktion beteiligt sind, und indem sie die Aktivität und Anzahl nicht-probiotischer Bakterien in der Mikrobiota-Kolonie herunterregulieren. Ballaststoffe können auch die Produktion von Antikörpern und Zytokinen stimulieren, die bei der Abwehr von Keimen helfen.

Die empfohlene Nahrungsaufnahme (RDI) für Ballaststoffe beträgt 25 Gramm pro Tag für Frauen und 38 Gramm pro Tag für Männer. Dies ist nur RDA für SAD. Im anthropologischen Sinne haben unsere Hominin-Vorfahren viel mehr konsumiert. Eine Regel bei Ballaststoffen lautet: Mehr ist normalerweise besser. Das Problem ist, dass wir keine Blähungen, Blähungen und ständig vermehrten Stuhlgang wollen. Außerdem gefällt uns die unkonventionelle Textur der Ballaststoffe nicht, da sie keinen Geschmack haben, weshalb wir sie lieber nicht essen.

Im Video unten sehen Sie Oded Rechavi, Ph.D., Professor für Neurobiologie an der Universität Tel Aviv und Experte dafür, wie Gene vererbt werden, wie Erfahrungen Gene formen und, was bemerkenswert ist, wie manche Erinnerungen an Erfahrungen über Gene an die Nachkommen weitergegeben werden können. Er bespricht seine Forschung, die seit langem geltende Grundsätze der genetischen Vererbung in Frage stellt, und die Relevanz dieser Erkenntnisse für das Verständnis wichtiger biologischer und psychologischer Prozesse, einschließlich Stoffwechsel, Stress und Trauma. Er beschreibt die Geschichte der wissenschaftlichen Erforschung der „Vererbbarkeit erworbener Merkmale“ und wie Epigenetik und RNA-Biologie einen Teil des Verlaufs bestimmter erfahrungsbasierter Erinnerungen erklären können.

Abschluss:

Dies ist ein umfangreiches Thema, das in den letzten zwei Jahrzehnten im Vordergrund der wissenschaftlichen Forschung stand. Ich habe versucht, in diesem Artikel eine Zusammenfassung zu geben, bevor wir in entsprechenden Artikeln auf einige spezifische Szenarien eingehen.

Dies sind nur einige Beispiele für epigenetische Veränderungen und deren Auswirkungen auf das Krebsrisiko. Viele weitere Faktoren können epigenetische Veränderungen verursachen, wie zum Beispiel Rauchen, Sport, Stress, Drogen, Umweltverschmutzung oder Traumata.

Die Quintessenz ist, dass Ihre Gene nicht fixiert sind. Sie können sie durch Ihre Entscheidungen ändern und müssen eine Ernährung wählen, die reich an Antioxidantien und Ballaststoffen ist und eine Bioakkumulation von Mutagenen und Toxinen in der Nahrungskette verhindert. Sie müssen kalorienreiche und nährstoffarme Diäten vermeiden und eine Kalorienrestriktion mit intermittierendem Fasten einbauen und vermeiden, Ihr endokrines System durch übermäßige Proteinaufnahme zu überlasten. Es gibt ein hohes Maß an Korrelation zwischen dem Gesamtkrebsrisiko und chronisch erhöhten IGF-1-Spiegeln (aufgrund einer hochwertigen proteindominierten SAD-Diät).

Treffen Sie also kluge Entscheidungen, die Ihre Genexpression schützen und Ihr Krebsrisiko senken. Mein Rat ist, nicht noch fünfzig Jahre zu warten, bis sich die Empfehlungen ändern, wie wir es beim Rauchen getan haben. Sie haben die Macht, nicht nur Ihre Gene, sondern auch die Ihrer Kinder zu verändern.

• Die klassische Genetik konnte nicht alles erklären, was zur Entstehung der Molekularbiologie führte.
• Die Epigenetik stellte Annahmen und Dogmen der Genetik und der Molekularbiologie in Frage.
• Die Epigenetik deckt Mechanismen auf, die die Genexpression regulieren, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.
• Es kommt nicht auf die Gene an, sondern auf die Art und Weise, wie sie sich ausdrücken.
• Chemische Veränderungen an DNA oder Histonen können Einfluss darauf haben, wie auf Gene zugegriffen und diese genutzt werden.
•  Modifikationen können durch Enzyme basierend auf verschiedenen Faktoren hinzugefügt oder entfernt werden.
•  Veränderungen können bei der Fortpflanzung an Tochterzellen oder sogar an Kinder weitergegeben werden.
•  Die Epigenetik kann Merkmale beeinflussen, die nicht unabhängig von der DNA kodiert werden, wie etwa Verhalten, Krankheitsanfälligkeit und Alterung.
•  Die Genexpression bezieht sich darauf, wie oft oder wann Proteine ​​aus den Anweisungen in den Genen erzeugt werden.
•  Die Transkription kann abhängig von verschiedenen Faktoren ein- oder ausgeschaltet sein, sodass sich der Körper an unterschiedliche Situationen anpassen kann.
•  Krebs beinhaltet Tausende von Mutationen im Genom und Epigenom.
•  Die genetische Veranlagung ist nur ein Aspekt von Krebs.
•  Die durch Ernährung und Umwelt beeinflusste Genexpression kann die genetische Veranlagung für Krebs auslösen.
•  Epigenetische Veränderungen können das Risiko, an Krebs zu erkranken und das Ansprechen auf eine Behandlung zu beeinflussen.
•  Die hohe Krebsinzidenz in westlichen Gesellschaften mit einer amerikanischen Standardernährung ist eher auf die Genexpression als auf schlechte Gene zurückzuführen.
•  Die DNA-Methylierung blockiert den Genzugang, schaltet Gene aus und deaktiviert das Immunsystem.
•  Methylierung kann das Krebsrisiko erhöhen und Krebs aggressiver machen.
•  Die Histonmodifikation kann Gene beeinflussen, die den Zellzyklus, die Apoptose oder die Angiogenese regulieren.
•  Mutationen in verschiedenen Genen erhöhen das Krebsrisiko, aber eine zusätzliche Regulierung durch Methylierung, Histonmodifikation oder nichtkodierende RNA kann das Risiko weiter erhöhen oder die Behandlung von Krebs erschweren.
•  Antioxidantien können die durch freie Radikale oder Toxine verursachte DNA-Methylierung verhindern oder umkehren.
•  Antioxidantien können Histonmodifikationen modulieren, indem sie Enzyme beeinflussen und die Chromatinstruktur verändern.
•  Antioxidantien können nichtkodierende RNA regulieren und so die Genregulation verändern.
•  Antioxidantien können DNA-Schäden verhindern oder reparieren und die normale Genexpression wiederherstellen, wodurch die Krebsentstehung verlangsamt wird.
•  Folat stellt Methylgruppen für die DNA-Methylierung bereit.
•  Folatmangel kann die DNA-Methylierung beeinträchtigen und eine abnormale Genexpression verursachen.
•  Folatmangel kann die kognitiven Funktionen beeinträchtigen und das Demenzrisiko erhöhen.
•  Folsäure ist nicht dasselbe wie Folsäure.
• Kalorienrestriktion verlangsamt das Altern und moduliert Entzündungen, oxidativen Stress, Stoffwechsel und Autophagiewege.
• Kalorienrestriktion erhöht die Expression von Genen, die vor Zellschäden und Zelltod schützen.
• Aufgrund der Knappheit war eine Kalorieneinschränkung ein normaler Teil unserer Entwicklung.
• Unser Körper reagiert auf Einschränkungen, indem er sich selbst repariert und den Stoffwechsel verlangsamt.
• Eine vollwertige, pflanzliche Ernährung führt auf natürliche Weise zu einer Kalorienreduzierung und deckt gleichzeitig den Nährstoffbedarf.
•  Die Standard American Diet (SAD) führt zu einem Kalorienüberschuss und einem erhöhten Krankheitsrisiko aufgrund von Öl, Zucker usw sehr schmackhafte Lebensmittel.
• Ballaststoffe beeinflussen die Darmmikrobiota, indem sie probiotische Bakterien stimulieren und die Anzahl nicht-probiotischer fleischfressender Bakterien herunterregulieren.
•  Von der Darmmikrobiota produzierte Metaboliten können Organe und Gewebe beeinträchtigen, und Ballaststoffe können die Art und Menge dieser Metaboliten beeinflussen.
•  Ballaststoffe können die epigenetische Regulation modulieren und die Genexpression verändern, die an Entzündungen, Immunität und Stoffwechsel beteiligt ist.
•  Ballaststoffe können vor Fettleibigkeit und Diabetes schützen, indem sie die Genexpression modulieren, die an der Glukosehomöostase, dem Fettstoffwechsel und dem Energieverbrauch beteiligt ist.
•  Ballaststoffe können die Immunfunktion verbessern, indem sie die an Entzündungen, Immunität und Barrierefunktion beteiligte Genexpression modulieren und die Anzahl nicht-probiotischer Bakterien herunterregulieren.
•  Ballaststoffe können die Produktion von Antikörpern und Zytokinen zur Abwehr von Keimen anregen.
•  Mehr Ballaststoffe sind normalerweise besser.
•  Zu viele Ballaststoffe können Blähungen, Blähungen und vermehrten Stuhlgang verursachen.
•  Es gibt viele Faktoren, die epigenetische Veränderungen verursachen können, wie zum Beispiel Rauchen, Sport, Stress, Drogen, Umweltverschmutzung oder Traumata.
•  Ihre Gene sind nicht festgelegt und können durch Ihre Entscheidungen verändert werden.
•  Es wird empfohlen, eine Ernährung zu empfehlen, die reich an Antioxidantien und Ballaststoffen ist Bioakkumulation von Mutagenen und Toxinen in einer Nahrungskette.
•  Eine kalorienreiche und nährstoffarme Ernährung sollte vermieden werden, Und Eine Kalorieneinschränkung mit intermittierendem Fasten wird empfohlen.
•  Eine übermäßige Proteinaufnahme kann das IGF1 überexprimieren und das Krebsrisiko erhöhen.

Häufig Gestellte Fragen

Verweise:

1. Peixoto, P., Cartron, PF, Serandour, AA und Hervouet, E. (2020). Von 1957 bis heute: Eine kurze Geschichte der Epigenetik. Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften, 21(20), 7571. https://doi.org/10.3390/ijms21207571
2. Was ist Epigenetik? | CDC. (2022, 15. August). Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention. https://www.cdc.gov/genomics/disease/epigenetics.htm
3. LaPelusa, A. & Kaushik, R. (2022). Physiologie, Proteine. In StatPearls. StatPearls Publishing. [PubMed]
4. Blackwell, TK und Walker, AK (2006). Transkriptionsmechanismen. WormBook: die Online-Rezension der Biologie von C. elegans, 1–16. https://doi.org/10.1895/wormbook.1.121.1
5. Hamilton JP (2011). Epigenetik: Prinzipien und Praxis. Verdauungskrankheiten (Basel, Schweiz), 29(2), 130–135. https://doi.org/10.1159/000323874
6. Fanucchi, S., Dominguez-Andres, J., Joosten, LAB, Netea, MG, & Mhlanga, MM (2021). Die Schnittstelle von Epigenetik und Stoffwechsel in der trainierten Immunität. Immunität, 54(1), 32–43. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.10.011
7. Surace, AEA und Hedrich, CM (2019). Die Rolle der Epigenetik bei Autoimmun-/Entzündungserkrankungen. Grenzen der Immunologie, 10, 1525. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01525
8. Denhardt, DT (2018). Auswirkung von Stress auf die menschliche Biologie: Epigenetik, Anpassung, Vererbung und soziale Bedeutung. Zeitschrift für Zellphysiologie, 233(3), 1975–1984. https://doi.org/10.1002/jcp.25837
9. de Magalhães-Barbosa, MC, Prata-Barbosa, A. & da Cunha, AJLA (2022). Toxischer Stress, Epigenetik und kindliche Entwicklung. Zeitschrift für Pädiatrie, 98 Ergänzung 1(Beilage 1), S13–S18. https://doi.org/10.1016/j.jped.2021.09.007
10. Cavalli, G. & Heard, E. (2019). Fortschritte in der Epigenetik verknüpfen die Genetik mit der Umwelt und Krankheiten. Natur, 571(7766), 489–499. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1411-0
11. Brena, RM und Costello, JF (2007). Genom-Epigenom-Wechselwirkungen bei Krebs. Molekulargenetik des Menschen, 16 Spezifikation Nr. 1, R96–R105. https://doi.org/10.1093/hmg/ddm073
12. Shen, H. & Laird, PW (2013). Zusammenspiel zwischen Krebsgenom und Epigenom. Zelle, 153(1), 38–55. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.03.008
13. Hullar, MA, & Fu, BC (2014). Ernährung, Darmmikrobiom und Epigenetik. Krebsjournal (Sudbury, Mass.), 20(3), 170–175. https://doi.org/10.1097/PPO.0000000000000053
14. Abdul, QA, Yu, BP, Chung, HY, Jung, HA und Choi, JS (2017). Epigenetische Veränderungen der Genexpression durch Lebensstil und Umwelt. Archiv der Pharmaforschung, 40(11), 1219–1237. https://doi.org/10.1007/s12272-017-0973-3
15. Catteau, A. & Morris, JS (2002). BRCA1-Methylierung: eine bedeutende Rolle bei der Tumorentstehung? Seminare in Krebsbiologie, 12(5), 359–371. https://doi.org/10.1016/s1044-579x(02)00056-1
16. Prajzendanc, K., Domagała, P., Hybiak, J., Ryś, J., Huzarski, T., Szwiec, M., Tomiczek-Szwiec, J., Redelbach, W., Sejda, A., Gronwald, J ., Kluz, T., Wiśniowski, R., Cybulski, C., Łukomska, A., Białkowska, K., Sukiennicki, G., Kulczycka, K., Narod, SA, Wojdacz, TK, Lubiński, J., … Jakubowska, A. (2020). Die Methylierung des BRCA1-Promotors im peripheren Blut ist mit dem Risiko für dreifach negativen Brustkrebs verbunden. Internationale Zeitschrift für Krebs, 146(5), 1293–1298. https://doi.org/10.1002/ijc.32655
17. Yue, X., Zhao, Y., Xu, Y., Zheng, M., Feng, Z. & Hu, W. (2017). Mutiertes p53 bei Krebs: Akkumulation, Funktionsgewinn und Therapie. Zeitschrift für Molekularbiologie, 429(11), 1595–1606. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2017.03.030
18. Saliani, M., Jalal, R. & Javadmanesh, A. (2022). Differenzielle Expressionsanalyse von Genen und langen nichtkodierenden RNAs, die mit der KRAS-Mutation in Darmkrebszellen assoziiert sind. Wissenschaftliche Berichte, 12(1), 7965. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11697-5
19. Beetch, M., Harandi-Zadeh, S., Shen, K., Lubecka, K., Kitts, DD, O'Hagan, HM, & Stefanska, B. (2020). Nahrungsergänzende Antioxidantien verändern DNA-Methylierungsmuster bei chronischen Erkrankungen. Britische Zeitschrift für Pharmakologie, 177(6), 1382–1408. https://doi.org/10.1111/bph.14888
20. Crider, KS, Yang, TP, Berry, RJ und Bailey, LB (2012). Folat- und DNA-Methylierung: eine Übersicht über molekulare Mechanismen und Beweise für die Rolle von Folat. Fortschritte in der Ernährung (Bethesda, Md.), 3(1), 21–38. https://doi.org/10.3945/an.111.000992
21. Gensous, N., Franceschi, C., Santoro, A., Milazzo, M., Garagnani, P. und Bacalini, MG (2019). Der Einfluss der Kalorienrestriktion auf die epigenetischen Signaturen des Alterns. Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften, 20(8), 2022. https://doi.org/10.3390/ijms20082022
22. Choi, SW, & Friso, S. (2010). Epigenetik: Eine neue Brücke zwischen Ernährung und Gesundheit. Fortschritte in der Ernährung (Bethesda, Md.), 1(1), 8–16. https://doi.org/10.3945/an.110.1004
23. Borzabadi, S., Oryan, S., Eidi, A., Aghadavod, E., Daneshvar Kakhaki, R., Tamtaji, OR, Taghizadeh, M. & Asemi, Z. (2018). Die Auswirkungen einer probiotischen Nahrungsergänzung auf die Genexpression im Zusammenhang mit Entzündungen, Insulin und Lipiden bei Patienten mit Parkinson-Krankheit: Eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie. Archiv der iranischen Medizin, 21(7), 289–295. [PubMed]
24. Ye, J., Wu, W., Li, Y. & Li, L. (2017). Einflüsse der Darmmikrobiota auf die DNA-Methylierung und Histonmodifikation. Verdauungskrankheiten und Wissenschaften, 62(5), 1155–1164. https://doi.org/10.1007/s10620-017-4538-6
25. Bhattacharjee, S. & Dashwood, RH (2020). Epigenetische Regulation von NRF2/KEAP1 durch sekundäre Pflanzenstoffe. Antioxidantien (Basel, Schweiz), 9(9), 865. https://doi.org/10.3390/antiox9090865
26. Griñán-Ferré, Christian. et al. „Ernährungsphysiologische Antioxidantien, Epigenetik und Gehirnalterung: Ein Schwerpunkt auf Resveratrol.“ Oxidative Stress and Dietary Antioxidants in Neurological Diseases, herausgegeben von Colin R. Martin und Victor R. Preedy, Academic Press, 2020, S. 343–57  https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817780-8.00022-0
27. Chhabria, SV, Akbarsha, MA, Li, AP, Kharkar, PS, & Desai, KB (2015). In-situ-Allicin-Erzeugung mittels gezielter Alliinase-Abgabe zur Hemmung von MIA-PaCa-2-Zellen durch epigenetische Veränderungen, oxidativen Stress und Expression des Cyclin-abhängigen Kinase-Inhibitors (CDKI). Apoptosis: eine internationale Zeitschrift zum programmierten Zelltod, 20(10), 1388–1409. https://doi.org/10.1007/s10495-015-1159-4
28. Crider, KS, Yang, TP, Berry, RJ und Bailey, LB (2012). Folat- und DNA-Methylierung: eine Übersicht über molekulare Mechanismen und Beweise für die Rolle von Folat. Fortschritte in der Ernährung (Bethesda, Md.), 3(1), 21–38. https://doi.org/10.3945/an.111.000992
29. Saitsu, H. (2017). Folatrezeptoren und Neuralrohrverschluss. Angeborene Anomalien, 57(5), 130–133. https://doi.org/10.1111/cga.12218
30. Abraham, KJ, Ostrowski, LA, & Mekhail, K. (2017). Nichtkodierende RNA-Moleküle verbinden Kalorienrestriktion und Lebensdauer. Zeitschrift für Molekularbiologie, 429(21), 3196–3214. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.08.020
31. Patel, SA, Velingkaar, N., Macwana, K., Chaudhari, A., & Kondratov, R. (2016). Kalorienrestriktion reguliert die Genexpression der zirkadianen Uhr durch BMAL1-abhängige und -unabhängige Mechanismen. Wissenschaftliche Berichte, 6, 25970. https://doi.org/10.1038/srep25970
32. Gabandé-Rodríguez, E., Gómez de Las Heras, MM, & Mittelbrunn, M. (2019). Kontrolle von Entzündungen durch Kalorienrestriktions-Mimetika: An der Schnittstelle von Autophagie und Mitochondrien. Zellen, 9(1), 82. https://doi.org/10.3390/cells9010082
33. Bagherniya, M., Butler, AE, Barreto, GE, & Sahebkar, A. (2018). Die Auswirkung von Fasten oder Kalorienrestriktion auf die Autophagie-Induktion: Eine Überprüfung der Literatur. Rezensionen zur Altersforschung, 47, 183–197. https://doi.org/10.1016/j.arr.2018.08.004
34. Komatsu, T., Park, S., Hayashi, H., Mori, R., Yamaza, H. & Shimokawa, I. (2019). Mechanismen der Kalorienrestriktion: Eine Übersicht über die Gene, die für die lebensverlängernden und tumorhemmenden Wirkungen der Kalorienrestriktion erforderlich sind. Nährstoffe, 11(12), 3068. https://doi.org/10.3390/nu11123068
35. Greger M. (2020). Eine vollwertige pflanzliche Ernährung ist wirksam zur Gewichtsreduktion: Der Beweis. Amerikanische Zeitschrift für Lifestyle-Medizin, 14(5), 500–510. https://doi.org/10.1177/1559827620912400
36. Makki, K., Deehan, EC, Walter, J. & Bäckhed, F. (2018). Der Einfluss von Ballaststoffen auf die Darmmikrobiota auf die Gesundheit und Krankheit des Wirts. Zellwirt und Mikrobe, 23(6), 705–715. https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.05.012