Czym jest epigenetyka?

Epigenetyka – to nauka zajmująca się dziedzicznymi zmianami ekspresji genów, które nie są związane ze zmianami w samej strukturze DNA.

Kiedy powstają zmiany epigenetyczne DNA?

Zmiany epigenetyczne DNA powstają przez całe życie człowieka.

Dlaczego powstają?

Czynnikami, które mogą prowadzić do zmian epigenetycznych materiału genetycznego człowieka mogą być m.in.:

  • Dieta,
  • Ilość snu,
  • Aktywność fizyczna,
  • Otyłość,
  • Ekspozycja na zanieczyszczenia,
  • Patogeny,
  • Palenie tytoniu,
  • Picie alkoholu,
  • Stres,
  • Praca zmianowa. [ 1 ]

Jakie są epigenetyczne przyczyny starzenia?

  • Metylacja/demetylacja cytozyny w DNA,
  • Modyfikacja histonów – białek o charakterze zasadowym, tworzących tzw. nukleosomy, na które nawinięte są nici DNA. nukleosomy wchodzą w skład struktury zwanej chromatyną, która występuje w jądrze komórkowym.

Czym jest metylacja DNA?

Metylacja DNA – to proces modyfikacji DNA (przyłączenie grupy metylowej) prowadzący do zmiany aktywności (ekspresji) niektórych genów. Należy ona do mechanizmów epigenetycznych, czyli niezwiązanych ze zmianami w samej sekwencji DNA. [ 2 ]

Gdzie zachodzi metylacja?

Przyłączanie grup metylowych odbywa się w tzw. miejscach (wyspach) CpG, czyli takich, gdzie cytozyna poprzedza guaninę w sekwencji DNA.

Do czego służy określenie stopnia metylacji?

Obecnie stopień metylacji traktowany jest jako wskaźnik wieku biologicznego oraz narzędzie do przewidywania długości życia.

Z czym wiąże się zmiana stopnia metylacji?

  • Nieprawidłowa metylacja może powodować przedwczesne starzenie,
  • Przyczynia się do powstawania chorób związanych z wiekiem m.in.: nowotworów, choroby zwyrodnieniowej stawów, chorób neurodegeneracyjnych.

Jak zmienia się stopień metylacji wraz z wiekiem?

Wraz z wiekiem spada poziom ogólnej metylacji cytozyny DNA.

Jakie znaczenie mają modyfikacje histonów?

Modyfikacje histonów prowadzą do rozluźnienia struktury chromatyny, a w końcowym efekcie – do ułatwienia procesu transkrypcji czyli przepisania informacji genetycznej z DNA na RNA (które jest niezbędne do syntezy białek).

Czy zmiany epigenetyczne są odwracalne?

Potencjalnie tak, dlatego są głównym celem interwencji terapeutycznych w prowadzonych badaniach klinicznych. [ 3 ]

Co to jest zegar epigenetyczny?

Zegar epigenetyczny, inaczej biologiczny to testy biochemiczne umożliwiające określenie wieku biologicznego pacjenta. Bazują na stopniu metylacji DNA.

Czy można poznać wartość zegara biologicznego?

Obecnie, aby określić wartość zegara biologicznego należy wykonać badania epigenetyczne krwi. Polegają one na przeanalizowaniu próbek pod kątem ekspresji kilkudziesięciu wyselekcjonowanych genów. Badania opierają się na ocenie zjawiska metylacji. Następnie program komputerowy porównuje wynik pacjenta ze „średnim” wynikiem dla jego wieku metrykalnego.

Czy tylko krew stanowi jedyny użyteczny materiał do badania?

Nie. Możliwe jest przeprowadzenie badania również na podstawie DNA wyizolowanego z wymazu z policzka, komórek mózgu, okrężnicy oraz wielu innych narządów.

Czy wszystkie komórki w organizmie człowieka mają identyczny wiek epigenetyczny?

Nie. Wiek epigenetyczny jest różny dla komórek różnych narządów. Również wiek epigenetyczny komórek narządów objętych procesem nowotworowym jest bardziej zaawansowany, niż komórek narządów zdrowych.

Do czego wykorzystywany jest wiek epigenetyczny?

Różnice między wiekiem epigenetycznym, a wiekiem kalendarzowym człowieka, wykorzystywane są do szacowania postępu starzenia oraz do przewidywania statystycznego występowania chorób związanych z wiekiem.

Jak wynik badania wartości zegara biologicznego może wpłynąć na życie pacjenta?

Dzięki poznaniu wyników tego badania, pacjent może podjąć działania, mające na celu jego „wewnętrzne odmłodzenie”.

Czy można cofnąć zegar biologiczny?

Według niedawnych doniesień amerykańskich naukowców może to być osiągalne.

W przeprowadzonym przez nich badaniu niewielka grupa dziewięciu pacjentów, przez okresu roku przyjmowała mieszankę leków przeciwcukrzycowych (DHEA i metforminy) oraz hormonu wzrostu.

Po tym czasie okazało się, że ich zegary biologiczne cofnęły się o ok. 2.5 roku. Zaobserwowano również pozytywny wpływ leczenia na układ odpornościowy.

Pierwotnie, badanie to miało na celu sprawdzenie wpływu leków na regenerację grasicy (organu, który zanika wraz z wiekiem). Odkryty efekt odmłodzenia organizmów był więc przypadkowy. Potrzebne są dalsze badania, potwierdzające te wyniki. [ 4 ]

Czym różni się wiek biologiczny od chronologicznego?

Wiek chronologiczny to wiek wynikający z metryki człowieka. Natomiast wiek biologiczny, inaczej wiek metaboliczny, to najprościej ujmując stopień „zużycia” organizmu. Dotyczy on kondycji naszego ciała i jest związany ze stylem życia. Nie musi być tożsamy z wiekiem chronologicznym.

Co wpływa na wiek biologiczny?

  • geny,
  • dieta,
  • aktywność fizyczna,
  • stres (zwłaszcza długotrwały),
  • środowisko życia (np. miejskie/wiejskie),
  • ilość snu.

Jak obliczyć wiek biologiczny?

Aby obliczyć wiek biologiczny musimy znać wartość tzw. PPM (podstawowej przemiany materii, z ang. BMR – basic metabolic rate). Wskaźnik ten wskazuje najmniejsze dziennie zapotrzebowanie kaloryczne do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych w stanie spoczynku.

Istnieje wiele wzorów umożliwiających obliczenie PPM. Należy w nich wziąć pod uwagę:

  • wiek,
  • wzrost,
  • wagę,
  • płeć.

Aby poznać wiek biologiczny należy porównać uzyskaną wartość BMR do wyniku zalecanego dla naszego wieku chronologicznego.

Jednak za najbardziej rzetelny sposób obliczania wieku biologicznego uznaje się badania laboratoryjne, które powinny obejmować m.in.:

  • morfologię,
  • lipidogram,
  • enzymy wątrobowe,
  • glukozę,
  • hemoglobinę glikowaną,
  • badanie ogólne moczu.

Przydatne może być również wykonanie badania EKG oraz EEG.

Badania składu ciała jak DEXA.

I oczywiście zegar metylacji DNA będący obecnie złotym standardem w badaniach nad starzeniem!

Jaki wpływ na nasze zdrowie ma wiek biologiczny?

Jeśli wiek biologiczny jest większy niż wiek chronologiczny istnieje zwiększone ryzyko:

  • zachorowania na choroby związane z wiekiem,
  • śmiertelności.

Czy można obniżyć wiek biologiczny?

Tak. Jest to możliwe dzięki modyfikacji stylu życia, np.:

  • Przestrzeganie zdrowej diety,
  • Ćwiczenia fizyczne,
  • Ograniczenie stresu,
  • Wystarczająca ilość snu,
  • Zmiana środowiska.

Genotyp i fenotyp – co to takiego?

Genotyp to zespół wszystkich genów danego organizmu, który warunkuje powstawania cech dziedziczonych po rodzicach.

Fenotyp stanowi zespół wszystkich dostrzegalnych oraz mierzalnych cech organizmu (np. kolor oczu, włosów, grupa krwi, waga, wzrost) i jest efektem współdziałania genotypu oraz czynników środowiskowych.

Czym jest gen?

Gen – to fragment cząsteczki DNA zawierający informacje na temat jednej cechy organizmu. Geny ulegają ekspresji czyli procesowi odczytywania informacji genetycznej w nich zawartej.  Na jej podstawie powstają białka o określonej budowie i właściwościach.

Czym jest DNA i jak jest zbudowane?

DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) – to wielkocząsteczkowy związek chemiczny występujący u wszystkich organizmów żywych. Zbudowany jest z podjednostek zwanych nukleotydami. Cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch łańcuchów tworzących tzw. podwójną helisę.

Za co odpowiedzialne jest DNA?

DNA pełni rolę nośnika informacji genetycznej. Jest to dziedziczna (przekazywana organizmom potomnym) informacja o kolejności nukleotydów tworzących DNA, a w konsekwencji źródło danych o wszystkich cechach i właściwościach organizmu. To właśnie w cząsteczkach DNA zapisane są takie informacja jak grupa krwi, kolor oczu czy włosów.

 1: Alegría-Torres JA, Baccarelli A, Bollati V. Epigenetics and lifestyle. Epigenomics. 2011 Jun;3(3):267-77. doi: 10.2217/epi.11.22. Review. PubMed PMID: 22122337; PubMed Central PMCID: PMC3752894. 
 2: Moore LD, Le T, Fan G. DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology. 2013 Jan;38(1):23-38. doi: 10.1038/npp.2012.112. Epub 2012 Jul 11. Review. PubMed PMID: 22781841; PubMed Central PMCID: PMC3521964. 
 3: Johnson AA, Akman K, Calimport SR, Wuttke D, Stolzing A, de Magalhães JP. The  role of DNA methylation in aging, rejuvenation, and age-related disease. Rejuvenation Res. 2012 Oct;15(5):483-94. doi: 10.1089/rej.2012.1324. Review. PubMed PMID: 23098078; PubMed Central PMCID: PMC3482848. 
 4: Fahy GM, Brooke RT, Watson JP, Good Z, Vasanawala SS, Maecker H, Leipold MD, Lin DTS, Kobor MS, Horvath S. Reversal of epigenetic aging and immunosenescent trends in humans. Aging Cell. 2019 Dec;18(6):e13028. doi: 10.1111/acel.13028. Epub 2019 Sep 8. PubMed PMID: 31496122; PubMed Central PMCID: PMC6826138.