Epigenetika a vývoj dítěte: Jak zážitky dětí ovlivňují jejich geny? 4.77/5 (39)

“Epigenetika” je nová oblast vědeckého výzkumu, která ukazuje, jak vlivy prostředí – zkušenosti dětí – skutečně ovlivňují projevy jejich genů.

Zabývá se změnou chování našich genů, a také tím, jak se  geny  mění následkem chování nás samotných. Jako učebnicový  příklad fungování epigenetiky lze zmínit odpírání krmiva potkaní matce. Když to uděláme, matka změní fungování genů v mozku u svých potomků. Ti se pak jinak chovají a jinak reagují na stresové podněty. Projeví se to u nich ale až v dospělosti. Epigenetika není ale  jen výsadou potkanů.

Až donedávna se mělo za to, že vlivy genů jsou dány. Vliv dětských zážitků a prostředí na strukturu mozku a tím i dlouhodobý stav fyzického a duševního zdraví zůstával záhadou.

Příroda vs. výchova 

Když se na sebe podíváte do zrcadla, možná si řeknete: „Jak to, že všechny buňky v mém těle nesou stejnou DNA, a přesto moje orgány vypadají každý jinak a také odlišně fungují?“ Díky nedávnému pokroku v epigenetice tomu začínáme rozumět. Víme totiž, že buňky genetický materiál různě využívají: geny zapínají a vypínají, což má za následek udivující stupeň diferenciace jednotlivých částí našich těl.

Během vývoje se v DNA, která tvoří naše geny, hromadí chemické značky, které určují, jak moc nebo málo se geny projeví. Tento soubor chemických značek se nazývá “epigenom”. Různé zkušenosti, které děti získávají, tyto chemické značky mění. To vysvětluje, proč mohou geneticky identická dvojčata vykazovat odlišné chování, dovednosti, zdraví a úspěchy.

Jednoduchá složka  výživy (vitamín, jed), nebo vystavení dalším nejrůznějším vlivům vnějších podmínek (může jít i o chování), tlumí a nebo zesiluje účinek genů. Funkčnost genů lze ovlivnit k lepšímu, i k horšímu. A pokud se tak děje bez toho aniž by měnil  vlastní genetický kód  jde o epigenetiku.

Stará představa, že geny jsou “vytesány do kamene”, byla vyvrácena. Příroda vs. výchova již není předmětem diskuse. Téměř vždy je to obojí!

Mechanismus aktivace genů

Geny, které děti zdědí po svých biologických rodičích, poskytují informace, které řídí jejich vývoj. Například to, jak budou nakonec vysoké nebo jakou budou mít povahu.

Když zkušenosti během vývoje pozmění epigenetické značky, které řídí genovou expresi, mohou změnit to, zda a jak geny uvolňují informace, které nesou.

Jde o to, že vystavení vnějším podmínkám spouští v těle chemické změny, které mobilizují skupinu molekul, kterým říkáme methylové skupiny. Ty se dokáží  u spuštěných genů přilepit se na jejich řídící úseky. Tím  jejich funkčnost na čas utlumí. Umí ale i působit opačně, výkon jiných genů zase posílit. Těmito epigenetickými vlivy se účinek genu dá posouvat od jedné mezní polohy ke druhé. Tím se mění vlastnost, kterou gen řídí.

Zajímavé je, že ačkoli k těmto změnám dochází nejčastěji ve stádiu embryonálního a nebo  fetálního vývoje, výsledek ve formě náchylnosti k nemocem, a nebo změn v chování, se ukáže až v dospělosti.  Ovlivnění genů trvá určitou dobu a může se přenášet z jedné na další generaci. 

Izraelský vědec a světově uznávaná kapacita v oblasti epigentiky Moshe Szyf přispěl k výzkumu, který odhaluje důležitý vztah mezi mateřskou péčí a epigenetickými změnami v mozku. Jeho práce ukazuje, že variace v mateřské péči mohou vést k změnám v epigenomu, což má dalekosáhlé účinky na vývoj a chování. Szyfův výzkum zdůrazňuje, že mateřská péče může regulovat vazbu specifických faktorů, jako je NGFIA, na DNA, což ovlivňuje genovou expresi a rozvoj nervového systému. Dále poukazuje na možnost, že tyto epigenetické změny jsou potenciálně reverzibilní, což znamená, že negativní důsledky zanedbávání v raném věku mohou být zmírněny nebo obráceny v dospělosti prostřednictvím vhodných intervencí.

Přenos napříč generacemi

Z detailních záznamů o několika skupinách obyvatel narozených v severním Švédsku v letech 1905, 1920 a 1980 vyplývá několik skutečností.

Pokud chlapcům ve věku 8–12 let nebylo kvůli nedostatku jídla umožněno přejídání, jejich budoucí potomci netrpěli na kardiovaskulární nemoci. Ovšem pokud v tomto věku chlapci trpěli obezitou, jejich děti umíraly kvůli diabetu. A následky různé výživy předků z paternální strany zasahovaly i do generace vnoučat.

Epigenetické děje se vlastně nacházejí až na vrcholu genetického řízení. Zapínají a vypínají geny, a nebo jejich výkon, podle potřeby, jen jemně korigují. Je například prokázáno, že porucha v metylaci genů buněk, které dávají vznik buňkám krevní řady, spouští vznik leukémie. Výzkum posledního desetiletí potvrdil význam epigenetických procesů při vzniku, vývoji a léčbě nádorových onemocnění. Epigenetické změny DNA se vyskytují už v časných fázích vývoje nádorových onemocnění, a jsou tedy slibnými kandidáty na diagnostické a prognostické markery a současně epigenetické procesy představují vhodné cíle pro vývoj nových terapeutických látek. 

Časté tvrzení, že něčí nemoc způsobil zmutovaný gen může být ve světle epigenetiky vlastně nesmysl. Velmi často totiž nejde o nějakou mutaci genu nýbrž o epigenetický jev. Strmý nárůst nemocí jako je cukrovka, srdeční a mozkové příhody nebo epidemie obezity a rakoviny u obyvatel bohatých zemí mají zřejmě svůj původ v narušeném embryonálním vývoji.

Jak obnovit správné fungování genů?

Epigenom tedy ovlivňují jak pozitivní zkušenosti, jako jsou podpůrné vztahy a příležitosti k učení, nebo negativní vlivy, jako jsou toxiny z prostředí nebo stresující životní okolnosti, které zanechávají na genech jedinečný epigenetický “podpis”.
Tyto podpisy mohou být dočasné nebo trvalé a oba typy ovlivňují, jak snadno se geny zapínají nebo vypínají. Nejnovější výzkumy ukazují, že mohou existovat způsoby, jak některé negativní změny zvrátit a obnovit zdravé fungování.

Zatímco děje genetické (poškození genu) jsou většinou děje nevratné, epigenetické děje (zmíněná metylace genů) je dějem reverzibilním. Geny lze demetylovat. Jde o to, že se přilepené methylové skupiny molekul odlepí od řídících úseků daného genu. Sundání metylových skupin lze urychlit, a to stejným způsobem jakým došlo k jejich nalepení –  změnou výživy, prožitím jiných zkušeností a nebo podáním určitých látek.

Řada složek potravy může u lidí vyvolat epigenetické změny. Například brokolice a další brukvovitá zelenina obsahuje isothiokyanáty, které umí zvyšovat acetylaci histonů. Sója je na druhou stranu zdrojem isoflavonu genisteinu, kterému se připisuje snížení metylace některých genů. Polyfenolický katechin epigallocatechin-3-gallate, který se nachází v zeleném čaji, má mnoho biologických účinků, mj. tlumí metylaci DNA. Kurkumin, sloučenina obsažená v kurkumě (Curcuma longa), má na genovou aktivaci mnohonásobný vliv, inhibuje totiž metylaci DNA, ale také pozměňuje acetylaci histonů.

Výzkum ukázal, že v mozkových buňkách skutečně dochází ke specifickým epigenetickým modifikacím v průběhu rozvoje kognitivních schopností, jako je učení a paměť, a že opakovaná aktivace mozkových obvodů určených k učení a paměti prostřednictvím interakce s prostředím, jako je například reciproční interakce s dospělými typu “podání a vrácení”, tyto pozitivní epigenetické modifikace usnadňuje. 

Víme také, že správná výživa matky a plodu v kombinaci s pozitivní sociálně-emoční podporou dětí prostřednictvím jejich rodinného a komunitního prostředí sníží pravděpodobnost negativních epigenetických modifikací, které zvyšují riziko pozdějších poruch fyzického a duševního zdraví.

Služby, jako je kvalitní zdravotní péče pro všechny těhotné ženy, kojence a batolata, stejně jako podpora pro nové rodiče a pečovatele, mohou – doslova – ovlivnit chemii kolem dětských genů. Podpůrné vztahy a bohaté zkušenosti s učením vytvářejí pozitivní epigenetické znaky, které aktivují genetický potenciál.

Nejlepší strategií je však podpora citlivých vztahů a snížení stresu, aby se od počátku budoval silný mozek, který pomůže dětem vyrůst ve zdravé a produktivní členy společnosti. Mladé mozky jsou na epigenetické změny obzvláště citlivé.