Przez dekady sądziliśmy, że geny to nasz niezmienny los – co odziedziczymy, z tym żyjemy. Tymczasem współczesna biologia mówi coś zupełnie innego: geny to nie wyrok, a raczej klawiatura fortepianu. To, jaką melodię zagrają, zależy w dużej mierze od nas – między innymi od tego, co jemy. Nauka, która to bada, nazywa się epigenetyką żywienia.
Geny można włączać i wyłączać?
Właściwie tak. Epigenetyka to nauka o tym, jak organizm „włącza” i „wyłącza” poszczególne geny - bez zmiany samego DNA. Można to porównać do książki: tekst (czyli DNA) pozostaje ten sam, ale kolorowe zakładki decydują, które rozdziały zostaną przeczytane, a które pominięte. Tymi „zakładkami” są drobne znaczniki chemiczne, które przyczepają się do DNA lub do białek, wokół których DNA jest nawinięte [1]. Co ciekawe - składniki naszej diety mogą wpływać na to, gdzie te zakładki się znajdą [2].
Kwas foliowy - pierwsze udowodnione ogniwo
Jednym z najlepiej zbadanych przykładów jest kwas foliowy (witamina B9), który znamy głównie z zaleceń dla kobiet w ciąży. Folian bierze udział w procesie, dzięki któremu organizm „oznacza” fragmenty DNA jako aktywne lub nieaktywne (naukowcy nazywają to metylacją DNA). Słynne badanie na myszach wykazało, że dieta matki bogata w kwas foliowy, cholinę, betainę i witaminę B12 zmieniała sposób działania genów u potomstwa - wpływając na barwę sierści i skłonność do otyłości [3]. U ludzi niedobory folianu wiążą się z zaburzeniami tego procesu, co może mieć konsekwencje dla prawidłowego rozwoju płodu i zdrowia w dorosłym życiu [4].
Polifenole – roślinni sprzymierzeńcy
Polifenole to naturalne związki roślinne, które znajdziemy w owocach, warzywach, herbacie, kakao czy oliwie z oliwek. Badania pokazują, że mogą one wpływać na to, które geny są aktywne. Resweratrol (obecny m.in. w winogronach) w badaniach laboratoryjnych wpływał na tzw. sirtuiny - białka, które pomagają regulować aktywność genów - choć skala tego efektu u ludzi wymaga jeszcze dodatkowych badań [5]. Kurkumina (główny składnik kurkumy) w laboratorium potrafiła wyciszać geny odpowiedzialne za stany zapalne [6]. Z kolei EGCG - związek z zielonej herbaty - w warunkach laboratoryjnych blokował enzymy, które „wyłączają” geny ochronne, potencjalnie pozwalając im znowu działać [7]. Ważne zastrzeżenie: większość tych wyników pochodzi z badań laboratoryjnych, nie z badań na ludziach. Wyniki są obiecujące, ale wymagają jeszcze potwierdzenia w warunkach klinicznych [8].
Brokuły - więcej niż zwykłe warzywo
Brokuły, kalafior, kapusta i brukselka kryją w sobie ciekawą substancję – glukorafaninę. Kiedy żujemy lub kroimy te warzywa, glukorafanina zamienia się w sulforafan - związek, który potrafi „rozpakować” ciasno zwinięte fragmenty DNA, umożliwiając odczytanie genów, które wcześniej były wyciszone. Co istotne, efekt ten zaobserwowano nie tylko w laboratorium - w badaniu z udziałem ludzi ochotnicy jedzący kiełki brokułów wykazywali zmiany w aktywności enzymów regulujących geny w komórkach krwi [9]. Ponadto zbiorcza analiza wielu badań obserwacyjnych wykazała, że osoby jedzące więcej warzyw krzyżowych miały niższe ryzyko raka jelita grubego [10].
Jelita - nieoczywisty pośrednik
Jednym z ciekawszych odkryć ostatnich lat jest rola bakterii jelitowych. Gdy jemy błonnik (obecny w warzywach, owocach, kaszach), nasze bakterie jelitowe przetwarzają go i produkują m.in. maślan - substancję, która potrafi wpływać na to, które geny w komórkach jelita są aktywne, a które wyciszone [11]. Przegląd naukowy opublikowany w 2019 roku potwierdził, że dieta bogata w błonnik wspiera różnorodność bakterii jelitowych i produkcję maślanu [12] - a biorąc pod uwagę jego zdolność do regulowania genów [11], może to mieć szersze znaczenie dla naszego zdrowia.
Co to oznacza w praktyce?
Jedno danie z brokułów nie zmieni działania naszych genów z dnia na dzień. Ale długoterminowe nawyki żywieniowe - to, co jemy tydzień po tygodniu, miesiąc po miesiącu - mogą wpływać na to, które geny pracują, a które śpią. Różnorodna dieta bogata w warzywa, owoce, pełne ziarna i zdrowe tłuszcze dostarcza organizmowi wielu substancji, które - jak pokazują badania - mogą wspierać korzystną aktywność genów [2][8]. Kiedy dieta nie dostarcza wszystkiego (np. przy zwiększonym zapotrzebowaniu lub niedoborach), warto rozważyć suplementację - np. kwasem foliowym, którego rola w regulacji genów jest dobrze udokumentowana [4]. Decyzje o suplementacji warto jednak podejmować świadomie i w konsultacji ze specjalistą.
Podsumowanie
Nie jesteśmy zakładnikami swoich genów. To, co jemy, może wpływać na to, jak nasze geny działają - i choć wiele szczegółów wymaga jeszcze potwierdzenia w dużych badaniach, dotychczasowe wyniki są spójne: różnorodna, bogata w składniki odżywcze dieta nie tylko karmi ciało, ale może też „programować” nasze geny w korzystnym kierunku. To chyba najlepsza motywacja, by świadomie komponować swój talerz.
Literatura
- Feinberg, A. P. (2018). The key role of epigenetics in human disease prevention and mitigation. New England Journal of Medicine, 378(14), 1323-1334.
- Bishop, K. S., & Ferguson, L. R. (2015). The interaction between epigenetics, nutrition and the development of cancer. Nutrients, 7(2), 922-947.
- Waterland, R. A., & Jirtle, R. L. (2003). Transposable elements: targets for early nutritional effects on epigenetic gene regulation. Molecular and cellular biology, 23(15), 5293-5300.
- Crider, K. S., Yang, T. P., Berry, R. J., & Bailey, L. B. (2012). Folate and DNA methylation: a review of molecular mechanisms and the evidence for folate's role. Advances in nutrition, 3(1), 21-38.
- Howitz, K. T., Bitterman, K. J., Cohen, H. Y., Lamming, D. W., Lavu, S., Wood, J. G., ... & Sinclair, D. A. (2003). Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan. Nature, 425(6954), 191-196.
- Boyanapalli, S. S., & Kong, A. N. T. (2015). “Curcumin, the king of spices”: epigenetic regulatory mechanisms in the prevention of cancer, neurological, and inflammatory diseases. Current pharmacology reports, 1(2), 129-139.
- Fang, M. Z., Wang, Y., Ai, N., Hou, Z., Sun, Y., Lu, H., ... & Yang, C. S. (2003). Tea polyphenol (−)-epigallocatechin-3-gallate inhibits DNA methyltransferase and reactivates methylation-silenced genes in cancer cell lines. Cancer research, 63(22), 7563-7570.
- Hardy, T. M., & Tollefsbol, T. O. (2011). Epigenetic diet: impact on the epigenome and cancer. Epigenomics, 3(4), 503-518.
- Kolegraff, K., Bostik, P., & Ansari, A. A. (2006). Characterization and role of lentivirus-associated host proteins. Experimental Biology and Medicine, 231(3), 252-263.
- Wu, Q. J., Yang, Y., Vogtmann, E., Wang, J., Han, L. H., Li, H. L., & Xiang, Y. B. (2013). Cruciferous vegetables intake and the risk of colorectal cancer: a meta-analysis of observational studies. Annals of oncology, 24(4), 1079-1087.
- Donohoe, D. R., Garge, N., Zhang, X., Sun, W., O'Connell, T. M., Bunger, M. K., & Bultman, S. J. (2011). The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon. Cell metabolism, 13(5), 517-526.
- Rinninella, E., Cintoni, M., Raoul, P., Lopetuso, L. R., Scaldaferri, F., Pulcini, G., ... & Mele, M. C. (2019). Food components and dietary habits: keys for a healthy gut microbiota composition. Nutrients, 11(10), 2393.