Экспрессия Генов и Эпигенетика: Как Диета и Окружающая Среда Влияют на Ваше Эдоровье

Введение.

Большинство людей в той или иной степени знакомы с наукой, лежащей в основе генетики. Генетика помогает нам понять, как происходит эволюция, и как мы наследуем черты от наших родителей, и помогает нам в медицине, или антропология понять, как происходила эволюция нашего тела от гомининов до анатомически современного человека.

Но как же эпигенетика? Знакомо ли Вам это понятие? Знаете ли Вы, что гены не являются чем-то неизменным? Знаете ли Вы, как мы можем изменить свою судьбу, воздействуя на свои гены? Это новая и развивающаяся научная область - эпигенетика.

Классическая генетика.

Но как мы к этому пришли? Как мы открыли секреты ДНК и механизмы ее регуляции?

Все началось с монаха Грегора Менделя, жившего в XIX веке. Его интересовало, как растения наследуют такие признаки, как цвет цветка и форма семени. Он проводил эксперименты с горохом, скрещивая их и подсчитывая потомство. Он заметил, что некоторые признаки наследуются по простой схеме, в то время как другие, казалось, смешиваются или исчезают. Он вывел несколько правил, объясняющих его наблюдения, которые мы теперь называем законами наследования Менделя. Он опубликовал свою работу в 1865 г., но это никого не заинтересовало. Он умер, так и не узнав, что стал отцом важнейшей области науки, называемой генетикой.

Перенесемся в начало XX века. Некоторые ученые заново открыли работу Менделя и поняли, что она была гениальной. Они также обнаружили, что хромосомы состоят из ДНК и белков и что они несут единицы наследственности, которые они назвали генами. Они выяснили, как гены расположены на хромосомах, как они могут обмениваться в процессе мейоза (деления клетки) и как они могут мутировать под действием радиации или химических веществ. Они также научились составлять карты генов на хромосомах, используя анализ сцепления и частоты рекомбинации. Это была эпоха классической генетики.

Но возникла проблема. Классическая генетика не могла объяснить всего. Например, как гены контролируют признаки? Как гены взаимодействуют с окружающей средой и насколько она влияет на наш геном? Как гены меняются с течением времени и в разных поколениях? Эти вопросы привели к созданию новой дисциплины, получившей название молекулярной биологии.

Центральная догма.

В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик решили задачу структура ДНК. Она представляла собой двойную спираль, состоящую из четырех нуклеотидов (A, T, C, G), которые спаривались друг с другом определенным образом (A с T, C с G). Они поняли, что такая структура объясняет, как ДНК может хранить информацию (последовательность нуклеотидов), копировать себя (разделяя нити и используя их в качестве шаблонов) и экспрессировать себя (транскрибируясь в РНК и трансформируясь в белки). Эта работа стала "центральная догма молекулярной биологии". Теория утверждает, что генетическая информация течет только в одном направлении - от ДНК к РНК, к белку или от РНК непосредственно к белку. Впервые она была заявлена Фрэнсисом Криком в 1957 году и опубликована в 1958 году.

Но существовала и другая проблема. Молекулярная биология тоже не могла объяснить всего.

Например, как клетки узнали, когда и где включать и выключать гены? Как в процессе развития клетки делятся на разные типы, ведь все они имеют одинаковую ДНК? Как клетки запоминают свою идентичность и историю, что важно для исследования рака? Как клетки реагируют на сигналы, поступающие от других клеток или из окружающей среды?

Рождение эпигенетики.

Эти вопросы привели к зарождению эпигенетики, целью которой стало раскрытие механизмов, регулирующих экспрессию генов без изменения последовательности ДНК.

Термин "эпигенетика" был предложен Конрадом Уоддингтоном еще в 1942 году, но потребовались десятилетия, чтобы он получил научное признание.

Эпигенетика основана на идее о существовании химических модификаций в ДНК или на гистоны (белки, обволакивающие ДНК), которые могут влиять на доступ к генам и их использование клеточным механизмом. Эти модификации могут добавляться или удаляться ферментами в зависимости от различных факторов, таких как тип клетки, стадия развития, экологические сигналы, стресс, диета и т.д. (Peixoto et al., 2020). Эти изменения также могут передаваться дочерним клеткам в процессе деления клеток или даже детям в процессе репродукции.

Это означает, что эпигенетика может влиять на признаки, которые не кодируются только ДНК, такие как поведение, восприимчивость к заболеваниям или старение.

Эпигенетика - одна из самых горячих тем, как и генетика, которая когда-то была еще более горячей. Проблема в том, что большинство людей об этом не слышали, поэтому сохраняется старое убеждение, что гены - это все. Нам необходимо популяризировать новые исследования среди широкой общественности, которая до сих пор считает, что гены - это нечто неизменное и с этим ничего нельзя поделать. Эпигенетика бросает вызов некоторым предположениям и догмам генетики и молекулярной биологии. Она открывает новые возможности для понимания жизни на более глубоком уровне. Она также открывает новые возможности для улучшения медицины и здоровья путем изменения экспрессии генов.

Важны не гены, а то, как они выражают себя.

Что такое экспрессия генов?

Прежде чем мы более подробно рассмотрим эпигенетику с научной точки зрения, давайте поговорим об экспрессии генов.

Экспрессия генов относится к тому, как часто или когда белки создаются на основе инструкций, содержащихся в генах. (Что такое эпигенетика? | CDC, 2022b).

Белки - это строительные блоки. Они выполняют множество функций: строят ткани, борются с инфекциями, регулируют выработку гормонов.Пелуза и др., 2022).

Ваши гены несут в себе информацию о производстве белков, но сами они белки не производят. Им требуется помощь других молекул, таких как РНК и ферменты, считывающие код и производящие белки. Этот процесс называется транскрипцией (Блэквелл и др., 2006).

Транскрипция не всегда включена. Она может включаться или выключаться в зависимости от различных факторов, таких как сигналы от других клеток, гормоны или питательные вещества. Так наш организм адаптируется к различным ситуациям.

Например, когда вы голодны, в организме включаются гены, заставляющие ферменты расщеплять пищу и высвобождать энергию. Когда вы наедаетесь, организм отключает эти гены и включает гены, откладывающие избыток энергии в виде жира.

Почему эпигенетика имеет значение?

Epi в переводе с греческого означает "над" или "на вершине". Важны не гены, а то, что они выражают.

Все ваши клетки имеют одинаковые гены, но выглядят и ведут себя по-разному из-за эпигенетических изменений. Другими словами, это дополнительный слой информации, контролирующий регуляцию генов (Гамильтон и др., 2011).

Эпигенетические модификации могут подавлять или активировать экспрессию генов. Сочетание этих модификаций играет важную роль в "импринтинге" - типе "метки", определяющей, будет ли ген экспрессироваться или нет.

ДНК образуется из комбинаций нуклеотиды. Это известные буквы, о которых знает большинство людей: аденин (A), тиамин (T), гуанин (G) и цитозин (C).

Цитозин, например, может быть изменен путем добавления метильной группы (CH3).

Этот процесс называется метилированием и приводит к изменению экспрессии гена, последовательность которого была изменена. Метилирование ДНК, как правило, приводит к сайленсингу гена. При неудачном стечении обстоятельств это может быть очень плохо, если ген регулирует иммунную или какую-либо другую важную функцию.

Эпигенетические изменения могут происходить еще до рождения, в процессе развития и на протяжении всей жизни. Некоторые эпигенетические изменения являются нормальными и необходимы для роста и функционирования организма.

Другие эпигенетические изменения происходят под влиянием вашего поведения и окружающей среды.

Например, то, что вы едите, может влиять на метилирование генов или модификацию гистонов.

Ваша физическая активность может влиять на количество вырабатываемой некодирующей РНК или на ее взаимодействие с кодирующей РНК.

Эти эпигенетические изменения являются частью эволюции и имеют свое предназначение, но в некоторых случаях могут оказывать положительное или отрицательное влияние на здоровье.

Некоторые эпигенетические изменения, например, могут улучшать состояние иммунной системы, активируя гены, борющиеся с воспалением или раком.

Другие эпигенетические изменения могут повышать риск заболеваний за счет выключения генов, регулирующих обмен веществ или работу иммунной системы (см.Fanucchi et al, 2021); (Сурас и др., 2019).

Это движущая сила адаптации и эволюции. Если вам нужно доказательство эволюции и того, как она работает в реальном времени и как развиваются организмы, то это именно оно. Именно поэтому эпигенетические изменения также могут передаваться по наследству из поколения в поколение. Например, если ваши бабушки и дедушки подвергались воздействию токсинов, мутагенов или стрессовых факторов и если это воздействие привело к эпигенетическим изменениям в их ДНК, сперматозоидах или яйцеклетках, то эти изменения могут затем передаться вам и повлиять на экспрессию ваших генов (см. рис. 1).Денхардт и др., 2018).

Загрязненная окружающая среда и повсеместно присутствующие токсины будут влиять не только на вашу ДНК, но и на ДНК ваших детей (см.de Magalhães-Barbosa et al., 2022).

Эпигенетические изменения и их влияние на здоровье.

Приведенная ниже таблица иллюстрирует основные факторы, влияющие на экспрессию генов и эпигенетические изменения. Факторов больше, но из этой таблицы можно сделать вывод, что в каждой строке факторами, влияющими на риск, являются питание, стресс и воздействие токсинов.

Примеры эпигенетических изменений и их влияние на риск развития рака.

Рак - сложное заболевание, включающее тысячи различных мутаций, которые накапливаются и связаны с изменениями как в геноме, так и в эпигеноме (Brena et al., 2007), (Шен и др., 2013). У вас может быть генетическая предрасположенность, которая досталась вам от родителей, но это лишь одна часть общей картины.  

Эта генетическая предрасположенность к раку фактически включается в зависимости от экспрессии генов, а экспрессия генов в основном зависит от рациона питания (Халлар и др., 2014), и окружающей среды (Абдул и др., 2017).

Эпигенетические изменения могут включать или выключать гены, участвующие в росте клеток, их гибели или иммунном ответе. Эти изменения могут повлиять на общий риск развития рака или на реакцию на лечение рака. Именно поэтому мы имеем эпидемию рака, когда каждый четвертый человек в западных обществах со стандартной американской диетой, умрут от этого заболевания. Причиной являются не плохие гены, а экспрессия генов.

Приведем некоторые примеры эпигенетических изменений и их влияния на риск развития рака:

• Метилирование ДНК блокирует доступ к гену белкам, которые считывают его, по сути, выключая ген. Метилирование ДНК может выключать гены, подавляющие опухоли или восстанавливающие повреждения ДНК, тем самым деактивируя иммунную систему. Например, мутация в гене BRCA1, не позволяющая ему работать должным образом, повышает вероятность заболевания раком молочной железы и некоторыми другими видами рака. Однако если этот ген еще и метилирован, то, скорее всего, вы умрете, поскольку ваша иммунная система будет отключена. Метилирование может еще больше повысить риск развития рака и сделать его более агрессивным (Catteau et al., 2002), (Прайзенданк и др., 2020).
• Модификация гистонов - это добавление или удаление химических групп из гистонов, которые представляют собой белки, обволакивающие ДНК и образующие структуру, называемую хроматином. В зависимости от типа и расположения химических групп модификация гистонов может сделать хроматин более плотно или более рыхло упакованным, влияя на то, насколько ДНК открыта или скрыта от белков, которые ее считывают. Модификация гистонов может влиять на гены, регулирующие клеточный цикл, апоптоз или ангиогенез. Например, мутация в гене p53, препятствующая его нормальной работе, повышает вероятность возникновения различных видов рака. Однако если этот ген еще и модифицирован гистонами, то это может еще больше повысить риск развития рака или сделать его более устойчивым к лечению (см.Юэ и др., 2017).
• Некодирующая РНК: Это происходит, когда молекулы некодирующей РНК присоединяются к кодирующей РНК, которая используется для создания белков. Некодирующая РНК может способствовать разрушению кодирующей РНК или привлекать молекулы, которые модифицируют гистоны, влияя на экспрессию генов. Некодирующая РНК может влиять на гены, контролирующие дифференцировку клеток, инвазию или метастазирование. Например, мутация в гене KRAS, препятствующая его нормальной работе, повышает риск заболевания колоректальным раком. Однако если этот ген также регулируется некодирующей РНК, то это может еще больше повысить риск развития рака или затруднить его лечение (см.Салиани и др., 2022).

Эпигенетические изменения и их влияние в зависимости от диеты и питания

Влияние антиоксидантов на экспрессию генов.

Приведем несколько примеров - это не полный список всех эффектов, а лишь пример:

• Антиоксиданты могут предотвратить или обратить вспять процесс метилирования ДНК. Метилирование ДНК может происходить под воздействием свободных радикалов или токсинов. Антиоксиданты могут блокировать этот процесс или удалять метильную группу, восстанавливая функцию гена.
• Антиоксиданты могут модулировать модификации гистонов. Антиоксиданты могут влиять на ферменты, которые производят эти модификации, изменяя структуру хроматина.
• Антиоксиданты могут регулировать некодирующую РНК. Антиоксиданты могут влиять на производство или активность некодирующей РНК, изменяя регуляцию генов.
• Антиоксиданты способны предотвращать или восстанавливать повреждения ДНК и восстанавливать нормальную экспрессию генов, предотвращая или замедляя развитие рака.

В таблице ниже приведены некоторые антиоксиданты и их влияние на экспрессию генов. Это не полный список, а лишь некоторые примеры, которые были исследованы учеными. В таблице приведены тысячи различных фитохимических веществ и вы должны или не должны быть в состоянии исследовать их все. Необходимо стремиться к увеличению общая ценность рациона по шкале ORAC за счет питания и не идти по пути индивидуальных дополнительных антиоксидантов. Фитохимические вещества действуют синергетически как комплекс химических веществ из цельных пищевых источников, где 2 плюс 2 равно 15. В таблице я привел некоторые антиоксиданты в качестве примера.

Существует еще множество антиоксидантов, способных влиять на экспрессию генов. Если вы хотите узнать больше, то можете поискать соответствующие статьи.

Возможно, вы также задаетесь вопросом, откуда можно получить антиоксиданты. Хорошая новость заключается в том, что они содержатся в основном в растениях, и есть растения, которые очень богаты антиоксидантами. Узнайте свои показатели ORAC.

Влияние фолатов на экспрессию генов.

Фолат - это витамин группы В, участвующий в синтезе ДНК и РНК. Фолат необходим клеткам для правильного роста и деления. Фолат можно получить из таких продуктов, как листовая зелень, бобы, орехи, яйца и обогащенные злаки. Проблема в том, что это один из самых распространенных недостатки в стандартной американской диете. Люди, употребляющие цельнозерновую растительную пищу, обычно не испытывают дефицита фолатов и не нуждаются в дополнительном приеме фолиевой кислоты.

Приведем несколько примеров:

• Фолат обеспечивает метильные группы (одна углеродная группа) для метилирования ДНК (Крайдер и др., 2012). Фолат является одним из основных источников метильных групп для этого процесса. Дефицит фолатов может нарушать метилирование ДНК и вызывать аномальную экспрессию генов.
• Фолат влияет на закрытие нервной трубки. Нейронная трубка - это структура, формирующая головной и спинной мозг у эмбриона. Для нормального развития нервной трубки необходимо, чтобы она правильно закрывалась. Фолат необходим для этого процесса, поскольку он влияет на экспрессию генов, участвующих в закрытии нервной трубки (Saitsu et al., 2017). Дефицит фолатов может препятствовать закрытию нервной трубки и вызывать такие врожденные дефекты, как spina bifida.
• Фолат важен для когнитивных функций, поскольку влияет на экспрессию генов, участвующих в развитии и функционировании мозга. Дефицит фолатов может ухудшать когнитивные функции и повышать риск развития деменции.

Вот некоторые из эффектов фолатов на эпигенетику и почему они важны для вашего здоровья и развития. Возможно, вы задаетесь вопросом, сколько фолатов вам необходимо и откуда их можно получить. Вот несколько советов:

• RDA для фолатов составляет 400 мкг для взрослых и 600 мкг для беременных женщин.
• Фолаты можно получить из таких продуктов питания, как листовая зелень, бобы, орехи, яйца и обогащенные зерновые. При дефиците или повышенной потребности в фолатах можно принимать добавки.
• Не следует принимать слишком много фолатов, так как они могут маскировать витамин Дефицит витамина В12 или взаимодействовать с некоторыми лекарственными препаратами.
• Кроме того, фолиевая кислота - это не то же самое, что фолат. Нам необходимы фолаты, но добавки состоят из фолиевой кислоты. Наша печень, в отличие от печени крыс в животной модели, не способна за один день превратить в фолат более 400 мг фолиевой кислоты. Именно поэтому большинство добавок не превышают 400 мг фолиевой кислоты.

Влияние ограничения калорийности на экспрессию генов.

Ограничение калорийности питания - это снижение потребления калорий, не приводящее к недоеданию. Ограничение калорийности может влиять на количество вырабатываемой некодирующей РНК или на ее взаимодействие с кодирующей РНК (Абрахам и др., 2017). Ограничение калорийности также может регулировать циркадный ритм экспрессии генов в различных органах и тканях (Патель и др., 2016).

Такое влияние ограничения калорийности на эпигенетику может иметь различные преимущества для здоровья и старения. Например:

• Ограничение калорийности пищи может замедлить старение путем модуляции различных путей, таких как воспаление (Gabandé-Rodríguez et al., 2019), окислительного стресса, метаболизма и аутофагии (Багерния и др., 2018).
• Ограничение калорийности рациона также может увеличить продолжительность жизни за счет повышения экспрессии генов, защищающих от повреждения и гибели клеток (Komatsu T et al., 2019).

В ходе нашей нормальной эволюции мы были вынуждены ограничивать калорийность пищи в нормальная среда обитания для всех наших предков-гомининов, обусловленная дефицитом. Наш организм реагирует на ограничения, чтобы восстановить себя, уничтожая плохие, мутировавшие или предраковые клетки в первую очередь для получения энергии и замедления метаболизма. Когда вы замедляете метаболизм, вы сжигаете меньше энергии, у вас снижается окислительный стресс, и вы живете дольше. Ограничение калорий также влияет на экспрессию генов. Наш организм привык к этому и воспринимает это как нормальную часть жизни. Недостаток аутофагии напрямую ведет к риску развития рака. A цельнопищевая растительная диета, естественно, более склонна к ограничению калорийности обеспечивая меньшее количество калорий по сравнению со стандартной американской диетой (SAD) и при этом удовлетворяя потребности в питательных веществах (Грегер, 2020). С другой стороны, SAD вызывает избыток калорий за счет употребления масла и сахара, а также высокоаппетитной пищи, что может нарушать экспрессию генов и повышать риск заболеваний.

Влияние клетчатки на экспрессию генов.

Клетчатка - это тип углеводов, который не усваивается непосредственно нашими ферментами, а попадает в толстую кишку, где ферментируется бактериями кишечника. Клетчатка помогает регулировать пищеварение, снижать уровень холестерина и предотвращать запоры.

Бактерии, ферментирующие клетчатку, являются симбиотическими и полезными для нашей иммунной системы и организма, в отличие от непробиотических бактерий, гниющих в мясе. Эта бактерия, питающаяся мясом, в течение нескольких часов разлагает съеденную вами пищу в толстом кишечнике, вызывая воспаление. Мясо есть мясо, и ваше тоже вкусное.

Клетчатку можно получить из таких продуктов, как фрукты, овощи, зерновые, бобы и орехи.

Приведем несколько примеров:

• Клетчатка может влиять на состав и функции микробиоты кишечника, обеспечивая пробиотические бактерии пищей и стимулируя их рост и активность в отношении мясоедных непробиотических бактерий (Макки и др., 2018).
• Волокно влияет на метаболиты, вырабатываемые микробиотой кишечника. Метаболиты - это вещества, которые вырабатываются или потребляются микробиотой кишечника. Они могут попадать в кровь и воздействовать на органы и ткани. Клетчатка может влиять на тип и количество метаболитов, вырабатываемых микробиотой кишечника, стимулируя пробиотические бактерии и снижая метаболические процессы непробиотических мясоедных бактерий в толстой кишке (см.Макки и др., 2018).
• Эти метаболиты могут влиять на эпигенетическую регуляцию, изменяя доступность или активность химических доноров или ферментов, контролирующих метилирование ДНК и модификацию гистонов. Эти эпигенетические изменения могут привести к изменению экспрессии генов, участвующих в воспалении, иммунитете и метаболизме.
• Клетчатка может защищать от ожирения и диабета, модулируя экспрессию генов, участвующих в гомеостазе глюкозы, липидном обмене и расходовании энергии.
• Клетчатка может улучшать иммунную функцию. Хроническое воспаление может быть следствием дисбаланса микробиоты кишечника или нарушения барьерной функции кишечника. Клетчатка может улучшать иммунную функцию и предотвращать инфекции за счет модуляции экспрессии генов, участвующих в воспалении, иммунитете и барьерной функции, а также за счет снижения активности и количества непробиотических бактерий в колонии микробиоты. Кроме того, клетчатка может стимулировать выработку антител и цитокинов, которые помогают бороться с микробами..

Рекомендуемое пищевое потребление (RDI) клетчатки составляет 25 г в день для женщин и 38 г в день для мужчин. Это только RDA для SAD. В антропологическом смысле наши предки-гоминины потребляли гораздо больше. В отношении клетчатки действует одно правило: больше - значит лучше. Проблема в том, что мы не хотим вздутия живота, газов и постоянного учащенного опорожнения кишечника. Нам также не нравится неприятная текстура клетчатки без вкуса, поэтому мы предпочитаем ее не есть.

В представленном ниже видеоролике Одед Рехави, доктор философии, профессор нейробиологии Тель-Авивского университета, специалист по вопросам наследования генов, формирования генов в результате переживаний и, что примечательно, передачи некоторых воспоминаний о переживаниях через гены потомству. Он рассказывает о своих исследованиях, опровергающих давно известные постулаты о генетическом наследовании, и об их значимости для понимания ключевых биологических и психологических процессов, включая метаболизм, стресс и травмы. Он описывает историю научного исследования "наследственности приобретенных признаков" и то, как эпигенетика и РНК-биология могут объяснить прохождение некоторых видов памяти, основанных на опыте.

Заключение:

Это обширная тема, которая находится на переднем крае научных исследований последних двух десятилетий. В этой статье я попытался дать краткое изложение, прежде чем мы перейдем к рассмотрению некоторых конкретных сценариев в статьях, связанных с ними.

Это лишь некоторые примеры эпигенетических изменений и их влияния на риск развития рака. Эпигенетические изменения могут вызывать и другие факторы, например, курение, физические нагрузки, стресс, наркотики, загрязнение окружающей среды или травмы.

Суть в том, что ваши гены не фиксированы. Вы можете изменить их своим выбором, и для этого необходимо выбирать диету, богатую антиоксидантами и клетчаткой, избегая биоаккумуляции мутагенов и токсинов в пищевой цепи. Необходимо избегать чрезмерно калорийных и плотных диет, лишенных питательных веществ, и сочетать ограничение калорийности с прерывистым голоданием, а также избегать перенапряжения эндокринной системы избыточным потреблением белка. Существует высокий уровень корреляция между общим риском развития рака и хронически повышенным уровнем IGF-1 (за счет высококачественного белкового питания с преобладанием SAD).

Поэтому делайте разумный выбор, который защитит экспрессию ваших генов и снизит риск развития рака. Мой совет - не ждать еще пятьдесят лет, пока рекомендации изменятся, как это было с курением. В ваших силах изменить не только свои гены, но и гены своих детей.

• Классическая генетика не могла объяснить всего, что привело к созданию молекулярной биологии.
• Эпигенетика бросила вызов предположениям и догмам генетики и молекулярной биологии.
• Эпигенетика раскрывает механизмы, регулирующие экспрессию генов без изменения последовательности ДНК.
• Важны не гены, а то, как они себя выражают.
• Химические модификации ДНК или гистонов могут влиять на доступ к генам и их использование.
•  Модификации могут быть добавлены или удалены ферментами в зависимости от различных факторов.
•  Изменения могут передаваться дочерним клеткам или даже детям в процессе репродукции.
•  Эпигенетика может влиять на признаки, не кодируемые ДНК самостоятельно, такие как поведение, предрасположенность к заболеваниям и старение.
•  Под экспрессией генов понимается частота или время создания белков на основе инструкций, заложенных в генах.
•  Транскрипция может включаться или выключаться в зависимости от различных факторов, что позволяет организму адаптироваться к различным ситуациям.
•  Рак включает в себя тысячи мутаций в геноме и эпигеноме.
•  Генетическая предрасположенность - это лишь один из аспектов рака.
•  Экспрессия генов под влиянием диеты и окружающей среды может включать генетическую предрасположенность к раку.
•  Эпигенетические изменения могут влиять на риск развития рака и реакцию на лечение.
•  Высокая заболеваемость раком в западных обществах со стандартной американской диетой обусловлена экспрессией генов, а не плохими генами.
•  Метилирование ДНК блокирует доступ к генам, выключая их и деактивируя иммунную систему.
•  Метилирование может повышать риск развития рака и делать его более агрессивным.
•  Модификация гистонов может влиять на гены, регулирующие клеточный цикл, апоптоз или ангиогенез.
•  Мутации в различных генах повышают риск развития рака, но дополнительная регуляция через метилирование, модификацию гистонов или некодирующую РНК может еще больше увеличить риск или затруднить лечение рака.
•  Антиоксиданты могут предотвратить или обратить вспять метилирование ДНК, вызванное свободными радикалами или токсинами.
•  Антиоксиданты могут модулировать модификации гистонов, воздействуя на ферменты и изменяя структуру хроматина.
•  Антиоксиданты могут регулировать некодирующую РНК, изменяя регуляцию генов.
•  Антиоксиданты способны предотвращать или восстанавливать повреждения ДНК и восстанавливать нормальную экспрессию генов, замедляя развитие рака.
•  Фолат обеспечивает метильные группы для метилирования ДНК.
•  Дефицит фолатов может нарушать метилирование ДНК и вызывать аномальную экспрессию генов.
•  Дефицит фолатов может ухудшать когнитивные функции и повышать риск развития деменции.
•  Фолиевая кислота - это не то же самое, что фолат.
• Ограничение калорийности рациона замедляет старение и модулирует воспаление, окислительный стресс, метаболизм и пути аутофагии.
• Ограничение калорийности пищи повышает экспрессию генов, защищающих от повреждения и гибели клеток.
• Ограничение калорий было нормальной частью нашей эволюции в связи с дефицитом.
• Наш организм реагирует на ограничение питания самовосстановлением и замедлением обмена веществ.
• Диета на основе цельных растительных продуктов естественным образом приводит к ограничению калорийности рациона и при этом удовлетворяет потребности в питательных веществах.
•  Стандартная американская диета (SAD) приводит к избытку калорий и повышению риска заболеваний из-за содержания масла, сахара и продукты с высокими вкусовыми качествами.
• Клетчатка влияет на микробиоту кишечника, стимулируя пробиотические бактерии и снижая численность непробиотических бактерий, питающихся мясом.
•  Метаболиты, продуцируемые микробиотой кишечника, могут оказывать влияние на органы и ткани, а клетчатка может влиять на тип и количество этих метаболитов.
•  Волокно может модулировать эпигенетическую регуляцию и изменять экспрессию генов, участвующих в воспалении, иммунитете и метаболизме.
•  Клетчатка может защищать от ожирения и диабета, модулируя экспрессию генов, участвующих в гомеостазе глюкозы, липидном обмене и расходе энергии.
•  Клетчатка может улучшать иммунную функцию за счет модуляции экспрессии генов, участвующих в воспалении, иммунитете и барьерной функции, а также за счет снижения количества непробиотических бактерий.
•  Клетчатка может стимулировать выработку антител и цитокинов для борьбы с микробами.
•  Больше клетчатки обычно лучше.
•  Слишком большое количество клетчатки может вызвать вздутие живота, газообразование и учащенное опорожнение кишечника.
•  Существует множество факторов, способных вызвать эпигенетические изменения, например курение, физические нагрузки, стресс, наркотики, загрязнение окружающей среды или травмы.
•  Ваши гены не фиксированы и могут изменяться под влиянием вашего выбора.
•  Рекомендуется диета, богатая антиоксидантами и клетчаткой, при этом следует избегать биоаккумуляция мутагенов и токсинов в пищевой цепи.
•  Следует избегать чрезмерно калорийных диет и диет с недостатком питательных веществ, и рекомендуется ограничение калорийности пищи с использованием прерывистого голодания.
•  Чрезмерное потребление белка может привести к сверхэкспрессии IGF1 и повышению риска развития рака.

Часто Задаваемые Вопросы

Ссылки:

1. Пейшото, П., Картрон, П. Ф., Серандур, А. А., и Эрвуэ, Э. (2020). С 1957 года до наших дней: Краткая история эпигенетики. Международный журнал молекулярных наук, 21(20), 7571. https://doi.org/10.3390/ijms21207571
2. Что такое эпигенетика? | CDC. (2022, 15 августа). Центры по контролю и профилактике заболеваний. https://www.cdc.gov/genomics/disease/epigenetics.htm
3. LaPelusa, A., & Kaushik, R. (2022). Физиология, Белки. In StatPearls. Издательство StatPearls. [Опубликованный]
4. Блэквелл, Т. К., и Уолкер, А. К. (2006). Механизмы транскрипции. WormBook : онлайн обзор биологии C. elegans, 1-16. https://doi.org/10.1895/wormbook.1.121.1
5. Гамильтон Дж. П. (2011). Эпигенетика: принципы и практика. Болезни пищеварительной системы (Базель, Швейцария), 29(2), 130-135. https://doi.org/10.1159/000323874
6. Fanucchi, S., Domínguez-Andrés, J., Joosten, L. A. B., Netea, M. G., & Mhlanga, M. M. (2021). Пересечение эпигенетики и метаболизма в тренированном иммунитете. Иммунитет, 54(1), 32-43. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.10.011
7. Surace, A. E. A., & Hedrich, C. M. (2019). Роль эпигенетики в аутоиммунных/воспалительных заболеваниях. Границы иммунологии, 10, 1525. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01525
8. Денхардт, Д. Т. (2018). Влияние стресса на биологию человека: Эпигенетика, адаптация, наследование и социальное значение. Журнал клеточной физиологии, 233(3), 1975-1984. https://doi.org/10.1002/jcp.25837
9. Де Магалхаес-Барбоза, М. К., Прата-Барбоза, А., и да Кунья, А. Ж. Л. А. (2022). Токсический стресс, эпигенетика и развитие ребенка. Педиатрический журнал, 98 Suppl 1(Suppl 1), S13-S18. https://doi.org/10.1016/j.jped.2021.09.007
10. Cavalli, G., & Heard, E. (2019). Достижения эпигенетики связывают генетику с окружающей средой и болезнями. Природа, 571(7766), 489-499. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1411-0
11. Brena, R. M., & Costello, J. F. (2007). Взаимодействие генома и эпигенома при раке. Молекулярная генетика человека, 16 Spec No 1, R96-R105. https://doi.org/10.1093/hmg/ddm073
12. Shen, H., & Laird, P. W. (2013). Взаимодействие между раковым геномом и эпигеномом. Ячейка, 153(1), 38-55. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.03.008
13. Халлар, М. А., и Фу, Б. К. (2014). Диета, микробиом кишечника и эпигенетика. Журнал о раке (Садбери, Массачусетс), 20(3), 170-175. https://doi.org/10.1097/PPO.0000000000000053
14. Абдул, К. А., Ю, Б. П., Чунг, Х. Й., Чон, Х. А., и Чой, Дж. С. (2017). Эпигенетические модификации экспрессии генов под влиянием образа жизни и окружающей среды. Архивы фармакологических исследований, 40(11), 1219-1237. https://doi.org/10.1007/s12272-017-0973-3
15. Catteau, A., & Morris, J. S. (2002). Метилирование BRCA1: значительная роль в развитии опухолей? Семинары по биологии рака, 12(5), 359-371. https://doi.org/10.1016/s1044-579x(02)00056-1
16. Прайзенданк, К., Домагала, П., Хибиак, Й., Рысь, Й., Гузарски, Т., Швец, М., Томичек-Швец, Й., Редельбах, В., Сейда, А., Гронвальд, Й., Клуц, Т., Wiśniowski, R., Cybulski, C., Łukomska, A., Białkowska, K., Sukiennicki, G., Kulczycka, K., Narod, S. A., Wojdacz, T. K., Lubiński, J., ... Jakubowska, A. (2020). Метилирование промотора BRCA1 в периферической крови связано с риском развития трипл-негативного рака молочной железы. Международный журнал по онкологии, 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). Мутантный р53 в раке: Накопление, усиление функции и терапия. Журнал молекулярной биологии, 429(11), 1595-1606. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2017.03.030
18. Салиани, М., Джалал, Р., и Джавадманеш, А. (2022). Дифференциальный анализ экспрессии генов и длинных некодирующих РНК, связанных с мутацией KRAS в клетках колоректального рака. Научные доклады, 12(1), 7965. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11697-5
19. Битч, М., Харанди-Заде, С., Шен, К., Любецка, К., Киттс, Д. Д., О'Хаган, Х. М., и Стефанска, Б. (2020). Диетические антиоксиданты ремоделируют паттерны метилирования ДНК при хронических заболеваниях. Британский журнал фармакологии, 177(6), 1382-1408. https://doi.org/10.1111/bph.14888
20. Крайдер, К. С., Янг, Т. П., Берри, Р. Дж. и Бейли, Л. Б. (2012). Фолаты и метилирование ДНК: обзор молекулярных механизмов и доказательств роли фолатов. Достижения в области питания (Бетесда, Мэриленд), 3(1), 21-38. https://doi.org/10.3945/an.111.000992
21. Gensous, N., Franceschi, C., Santoro, A., Milazzo, M., Garagnani, P., & Bacalini, M. G. (2019). Влияние ограничения калорийности на эпигенетические признаки старения. Международный журнал молекулярных наук, 20(8), 2022. https://doi.org/10.3390/ijms20082022
22. Choi, S. W., & Friso, S. (2010). Эпигенетика: Новый мост между питанием и здоровьем. Достижения в области питания (Бетесда, Мэриленд), 1(1), 8-16. https://doi.org/10.3945/an.110.1004
23. Борзабади, С., Орьян, С., Эйди, А., Агадавод, Э., Данешвар Кахаки, Р., Тамтаджи, О. Р., Тагизаде, М., и Асеми, З. (2018). Влияние добавок пробиотиков на экспрессию генов, связанных с воспалением, инсулином и липидами у пациентов с болезнью Паркинсона: A Randomized, Double-blind, PlaceboControlled Trial. Архивы иранской медицины, 21(7), 289-295. [Опубликованный]
24. Ye, J., Wu, W., Li, Y., & Li, L. (2017). Влияние микробиоты кишечника на метилирование ДНК и модификацию гистонов. Болезни органов пищеварения и науки, 62(5), 1155-1164. https://doi.org/10.1007/s10620-017-4538-6
25. Bhattacharjee, S., & Dashwood, R. H. (2020). Эпигенетическая регуляция NRF2/KEAP1 фитохимическими препаратами. Антиоксиданты (Базель, Швейцария), 9(9), 865. https://doi.org/10.3390/antiox9090865
26. Гриньян-Ферре, Кристиан, et al. "Диетические антиоксиданты, эпигенетика и старение мозга: A Focus on Resveratrol." Окислительный стресс и диетические антиоксиданты при неврологических заболеваниях, под редакцией Колина Р. Мартина и Виктора Р. Преди, Academic Press, 2020, pp. 343-57  https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817780-8.00022-0
27. Чхабрия, С. В., Акбарша, М. А., Ли, А. П., Харкар, П. С., и Десаи, К. Б. (2015). Генерирование аллицина in situ с помощью целевой доставки аллииназы для ингибирования MIA клеток PaCa-2 через эпигенетические изменения, окислительный стресс и экспрессию ингибитора циклин-зависимой киназы (CDKI). Апоптоз : международный журнал по программируемой клеточной гибели, 20(10), 1388-1409. https://doi.org/10.1007/s10495-015-1159-4
28. Крайдер, К. С., Янг, Т. П., Берри, Р. Дж. и Бейли, Л. Б. (2012). Фолаты и метилирование ДНК: обзор молекулярных механизмов и доказательств роли фолатов. Достижения в области питания (Бетесда, Мэриленд), 3(1), 21-38. https://doi.org/10.3945/an.111.000992
29. Сайтсу, Х. (2017). Фолатные рецепторы и закрытие нервной трубки. Врожденные аномалии, 57(5), 130-133. https://doi.org/10.1111/cga.12218
30. Abraham, K. J., Ostrowski, L. A., & Mekhail, K. (2017). Молекулы некодирующей РНК связывают ограничение калорий и продолжительность жизни. Журнал молекулярной биологии, 429(21), 3196-3214. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2016.08.020
31. Патель, С. А., Велингкаар, Н., Маквана, К., Чаудхари, А., и Кондратов, Р. (2016). Ограничение калорий регулирует экспрессию генов циркадных часов через BMAL1-зависимые и независимые механизмы. Научные доклады, 6, 25970. https://doi.org/10.1038/srep25970
32. Габанде-Родригес, Э., Гомес де Лас Херас, М. М., и Миттельбрунн, М. (2019). Контроль воспаления с помощью миметиков ограничения калорий: On the Crossroad of Autophagy and Mitochondria. Клетки, 9(1), 82. https://doi.org/10.3390/cells9010082
33. Багерния, М., Батлер, А. Е., Баррето, Г. Е., и Сахебкар, А. (2018). Влияние голодания или ограничения калорий на индукцию аутофагии: Обзор литературы. Обзоры исследований старения, 47, 183-197. https://doi.org/10.1016/j.arr.2018.08.004
34. Комацу, Т., Парк, С., Хаяси, Х., Мори, Р., Ямаза, Х., и Шимокава, И. (2019). Механизмы ограничения калорий: A Review of Genes Required for the Life-Extending and Tumor-Inhibiting Effects of Calorie Restriction. Питательные вещества, 11(12), 3068. https://doi.org/10.3390/nu11123068
35. Грегер М. (2020). Диета на основе цельных растений эффективна для снижения веса: доказательства. Американский журнал медицины образа жизни, 14(5), 500-510. https://doi.org/10.1177/1559827620912400
36. Makki, K., Deehan, E. C., Walter, J., & Bäckhed, F. (2018). Влияние диетической клетчатки на микробиоту кишечника в здоровье и болезни хозяина. Клетка-хозяин и микроб, 23(6), 705-715. https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.05.012