Biologija vere I

Biologija vere - I deo

Za naslov ovog posta sam namerno uzeo naslov knjige mog omiljenog biologa Brusa Liptona (Bruce Lipton), čija knjiga je u mnogome promenila moja shvatanja o životu i medicini.

Učili smo u školi da naša DNK određuje skoro čitav naš život, od boje kose, ponašanja do toga da li ćemo dobiti rak ili neku drugu bolest. Ova ideja osnova fatalističkog havata svega, sudbina nam je odredila sve, nema svrhe boriti se protiv nje. Sve je u genima, ovu misao ste čuli stotinu puta. Brus Lipton je molekularni biolog, koji je pokazao pogrešnost ove teorije. Koncept epigenetike je stara ideja o tome kako uticaju sredine mogu da menjaju ispoljavanje gena. Ideja potiče od Augusta Weismanna (1890) koji je odsecao rep miševima tokom pet generacija, dokazavši da će potomstvo imati različitu dužinu repa, zavisno od uslova okoline.  On je mislio da je dokazao da se efekti delovanja sredine ne mogu preneti na naredne gerenacije, čime je direktno učestvavo u definisanju neodarvinzma. 1956, Britanski razvojni biolog Conrad Waddington je objavio rad u časopisu Evolucija (Evolution) u kome je vrlo uspešno pokazao kako sredina utiče na ispoljavanje naslednih osobina.  On je pokazao da iako je "sudbina"kuglice da se spusti niz nagib odredjena naslednim faktorima, put koji će preći može jako da varira.

 

Slika 1. Epigenetski pejsaž Waddingtona. Ispitiujući razvoj boćne muve, utvrdio je da se krila, noge i grudni koš mogu razvijati različito, zavisnod uslova sredine. Tako i kuglica moja se spušta niza kosinu, može ići različitim pytanjama, zavisnod uticaja sredine. 

Waddington kao neodarvinsta nije znao da objasni svoje eksprimente. On je mislio da se razlike javljaju zato što se različiti geni uključuje u različitim fazama razvoja.To je bilo za to doba razumno objašnjenje, jer se znalo da je DNK ista u svim somatskim ćelijama organizma (dakle svim ćelijama osim jajne i spermatozoida). 

 

Slika 2. Struktura DNK. Nit DNK na namotana okrugle proteine, koje zovemo histoni. Namotani deo je 5% funckionalna DNK, a slobodni deo je tzv. junk DNK.

O strukturi DNK smo govorili u prethodnom postu, a ovde ću samo napomenuti da je nit DNK namotana na histone. Šezdesetih godina su genetičari intenzivno proučavali X hromozom. Naime, žene imaju dva ovakva hromozoma, od kojih je jedan neaktivan.  U 1975-oj godini oktirveno je da je deaktivacija ovog hromozoma prećena hemijskim promenama u proteinima koji su udruženi sa DNK (slika 3).Metilacija gena onemogućava njihovo dejstvo. Otuda naziv epigenetika (epi na grkom znači iznad). Epigenetika opisuje mehanizme van DNK, koji odredjuju delovanje gena. Ovo nam je objasnilo pojavu raka pluća u pušača (duvanski dim intenzivno metilira histone), onemogućavajući delovanje gena koji sprečavanju pojavu raka. Intenizvna metilacija je primećena i u mnogih alergijskih oboljenja, pripisana aerozagadjenju ili unosu odredjenih vrsta hrane ili hemijskih sredstava.

Slika 3. Ubacivanje CH3 grupe (metilacija) kritično aktivira ili inaktivira gene.

Sledećih godina je metilacija histona intenizno proučavana, Tako je postalo jasno da postoje i drugi epigenetski mehanizmi, osim metilacije, ali ćemo ovaj put to izostaviti. Iznenadjujuće iz ovih studija je bila činjenica da se promene u funkcionisanju gena, koje poizvodi epigenetski mehanizam, prenosei na naredna pokolenja. Naime, pušači metiliraju ne samo svoju DNK, nego i DNK svojih potomaka (majka DNK u jajnoj ćeliji, a otac u spermatozoidu). U slučaju trudnih žena, one metiliraju ne samo svoju i detetovu DNK, već i njihove jajne ćelije (ako su u devojčice u materici). Tako je opisano da devojčice  imaju bolesti koje imaju pušači, iako same nisu nikada pušile, ali je pušila baba.

Slika 4. Uticaj sredine se ispoljava kako na reproduktivne ćelije, tako i na razvoj fetusa, ali i posle rodjenja. Promene se prenose na više generacija (do sada dokazano do četvrte generacije).

Slika 5. Nivoi na kome epigenetski uticaju mogu da promene krajni ishod razvoja deteta.

Struktura histona se stalno menja, odredjeni enzimi neprekidno pišu i brišu po njima (tj. ubacuju ili skidaju metil grupe, acetil grupe itd). Dakle, nije samo DNK podložna genetskom reprogamiranju, već i histoni koji regulišu njeno funkcionisanje. Materije za koje je dokazano da menjaju strukturu 'a samim tim izazivaju bolesti) su teški metali (kadmium, arsen, nikl, hrom, metil živa), mnoge hemijske materije, aerozagadjivači (benzeni, čestice dizela, uglja), već pominjani agensi koji remete funkciju endokrinog sistema ( bisfenol A, organismi zagadjivači, dioksin).Eto razloga za povećanu učestalost brojnih oboljenja poslednjih decenija, nazvanih bolestima civilizacije.

Postoje li materije koje mogu da deluju obrnuto i antagonizuju epigenetski štetne uicaje? Na sreću postoje, a vrlo su dostupne, ali malo znamo o njima. Već je pominjan brokoli, čijisastojak sulforagen inhibira metilaciju i deluje kako preventivno na rak, tako i ubijaa tumorske ćelije. Ovaj efekat imaju sve biljke iz porodice krucifere (kupus, briselski kupus, kelj itd). Sledeća je popularna biljka kurkuma (kurkumin je moćan inhibitor brojnih negativnih epigentskih procesa). Postoje studije u kojima se sa dobrim rezulatima primenjuje u pacijenata sa metastazama. Sličan efekat imaju flavoni (bioflavonoidi) koji se nalaze u voću. Ispitivani su apigenin, hrizin i luteolin, i svi imaju dejstvo da sprečavaju metilaciju histona.Resveratrol, koji se nalazi u crnom vinu ci crnom grožđu, ima moćne antitumorske efekte, opisane prvi put 1997. Efikasnost je dokazana u studijama kod karcinoma prostate, pluća, pankreasa i nekih oblika leukemije. Genistein je izoflavon iz soje, koji se pokazao efikasnim u prevenciji karcinoma dojke. Epikatehin, glavni flavonol iz kakaoa, ima jaka antizapaljenska delovanja, a takodje odlično deluje na regulaciju šećera kod dijabetesa. Likopen iz paradaza je sledeći primer efikasnog inhibitora negativnih epigenetskih uticaja. Polifenoli iz zelenog čaja imaju odličan antitumrski efekat.  Organski sumporni sastojci belog luka (koji mu daju karakterističan miris), a obuhvataju alicin, aliin i druge sulfate ili jedinjenja sa cisteinom, dokazano imaju odličan efekat na suzbijanje metilacije histona. Brojne studije pokazuju njegovu efikasnost u prevenciji tumora i zapaljenskih stanja. Mikroelelment selen, psiutan u brazilskom orahu ima odlična epigenetska svojstva. Dakle, pravilna ishrana predstavlja ključ naše odbrane od štetnih uticaja sredine.