Dzięki epigenetyce możemy dożyć 120 lat

Na geny nie mamy wpływu. Zestaw, jaki otrzymujemy od rodziców jest niezmienny. Natomiast to, czy te geny dadzą o sobie znać i będą sprzyjać chorobom, zależy w dużej mierze od nas. O fenomenie rozwijającej się na świecie dziedziny nauki, czyli epigenetyce rozmawiamy z prof. Tomaszem Wojdaczem z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego.

Ile mamy genów w sobie?

Trzeba by było sprawdzić.

Słucham?

No tak, to się zmienia. W 2022 roku w końcu poznaliśmy sekwencje całego ludzkiego genomu, a liczba genów człowieka to 20-25 tysięcy.  

Myślałam, że to już definitywnie policzone?

W zależności od tego, jak definiujemy gen w ludzkim genomie, jest nawet 30 tysięcy sekwencji, które możemy nazwać genami. Cząsteczka DNA to jest jeden chromosom. Jak go rozciągniemy, to będzie nić. Gen na tej nici, zajmuje kawałek miejsca, potem jest następny i tak do końca cząsteczki. 20-25 tysięcy tych kawałków DNA koduje białka, ale geny kodują nie tylko białka. Najlepszym przykładem tego jest fakt, że DNA kodujące białka, które bezpośrednio budują komórki naszego organizmu zajmuje tylko ok. 1% całego ludzkiego DNA.

W latach 90. odkryto, że mutacje w genach mogą sprzyjać powstaniu raka. To była rewolucja.

To, że mutacje powodują raka, wiedzieliśmy już wcześniej, w latach 90. zaczęliśmy klinicznie testować na mutacje powodujące raka piersi zdrowe jeszcze kobiety. Szybko okazało się, że np. w polskiej populacji tylko 4-5% raków piersi da się wytłumaczyć mutacjami przenoszonymi z pokolenia na pokolenie. W całej reszcie nie znajdujemy mutacji, które moglibyśmy odziedziczyć, a liczba mutacji w samym nowotworze wcale nie jest tak wysoka, jak się spodziewaliśmy. Genom jest bardzo odporny na mutowanie. Przez lata skupialiśmy się na rodzinnych rakach, których mutacje znamy i, w których wiemy, co robić, jeśli taką mutację stwierdzimy. Tylko, że cały problem jest w tym, że nowotwory rodzinne to niewielki odsetek wszystkich nowotworów.  

I wtedy z pomocą przyszła epigenetyka?

Tak, i zaczęła dawać odpowiedzi. Bo kiedy okazało się, że dziedziczne mutacje tłumaczą tylko niewielki odsetek zachorowań na nowotwory, a innych mutacji w nowotworach jest dużo mniej niż się spodziewaliśmy, to znaczy, że powodem pozostałych raczej nie są geny same w sobie, ale raczej to, jak geny działają. Nawet u kobiet, u których stwierdzono mutacje i co za tym idzie bardzo dużą predyspozycję do raka, czasem nowotwór się nie rozwija. No więc zadawaliśmy sobie pytanie, co jest grane? I właśnie w tym miejscu zaczyna się epigenetyka. To, czy gen będzie działał w komórce, czy nie, zależy właśnie od mechanizmów epigenetycznych. One zaś są modulowane przez środowisko. Zatem nawet, jeśli jesteśmy predysponowani do pewnego zespołu chorobowego, on może nie wystąpić. Wszystkie geny kontrolowane są przez mechanizmy epigenetyczne i możemy tak je modulować, że nie dopuścimy, by „złe” geny zadziałały i doprowadziły do rozwoju choroby. To ta optymistyczna wersja. Jest też pesymistyczna, że złym stylem życia albo innymi czynnikami możemy pomóc jakiemuś genowi, by zadziałał i aby choroba się rozwinęła.

Czym zatem jest epigenetyka?

To mechanizm decydujący, które geny są aktywne, a które nieaktywne w konkretnej komórce. Można o tym myśleć jak o pewnego rodzaju znacznikach doczepionych do genów, które mówią „Ty masz nie działać, ty masz działać”. Efektem działania tych mechanizmów jest to, że z jednej ludzkiej komórki, zawierającej zestaw ok. 20 tysięcy genów powstaje ponad 200 typów komórek organizmu.

Na genetykę wpływać nie możemy, ale coś mi mówi, że na epigenetykę już tak.

To prawda, geny mamy, jakie mamy i sekwencje w nich też. Tu nic nie poradzimy. Natomiast na mechanizmy epigenetyczne możemy wpływać. Tu kluczową rolę odgrywa środowisko, nasz styl życia, dieta, leki, jakie przyjmujemy. Wszystkie te czynniki środowiskowe, jedne bardziej, inne mniej wpływają na mechanizmy epigenetycznej ekspresji genów. Higieniczny tryb życia wpływa dobrze, ciągłe leżenie na kanapie i jedzenie czipsów niedobrze. Generalnie myślimy, że natura uruchomiła mechanizmy epigenetyczne po to, żeby organizm mógł przetrwać w niesprzyjających przez chwilę warunkach. Te mechanizmy pozwalają na chwilę dostosować się do działającego czynnika, by przetrwać. Ale gdy mechanizmy epigenetycznej ekspresji genów są zaburzone, komórki zaczynają chorować. Chwilowo komórka może się dostosować i „troszkę chorować”, ale jeśli środowisko „przywali” tej komórce za mocno, to wszystko się popsuje. Ekspozycja na smog ma granice, za którymi już naprawa może się nie udać. Tak samo z otyłością. W pewnym momencie mechanizmy epigenetyczne psują się na tyle, że choroby związane z tymi genami zaczynają się pojawiać.

Ciągle ta otyłość…

Bo to jest jeden z największych problemów współczesnego świata, a powoduje ona zaburzanie wielu procesów fizjologicznych komórek. Można mnożyć sposoby zaburzania przez otyłość funkcjonowania organizmu i mechanizmów epigenetycznych.

Dziś problemem jest nadmiar jedzenia, ale dawniej było nim niedożywienie. Ono też na pewno działało niekorzystnie.

Otyłość jest dla ludzkości nowego rodzaju problemem, bo natura wymyśliła nas zupełnie inaczej. Ewolucyjnie człowiek nigdy nie był przystosowany, by magazynować tkankę tłuszczową, bo nie było tyle jedzenia dookoła. Dlatego niedojadanie nie powoduje tylu perturbacji, co jego nadmiar. Proszę zauważyć, że jest coraz więcej informacji o tym, że niedojadanie, żywienie interwałowe, pewnego typu głodówki mają korzystny wpływ na nasze zdrowie, co więcej poparte jest to dowodem naukowym i to solidnym. Pierwszy eksperyment, jaki pchnął nas w tym kierunku odbył się na początku ubiegłego wieku. Dwie grupy szczurów laboratoryjnych karmiono taką samą ilością kalorii. Jedna dostawała je co kilka godzin, druga dostawała dzienną porcję w jednym posiłku. W rezultacie kalorycznie zjadły tyle samo, ale na końcu eksperymentu okazało się, że szczury, które zjadały codziennie wszystko na raz, żyły dłużej niż te, które każdego dnia jadły kilka posiłków. Eksperyment powtórzono na różne sposoby, na różnych zwierzętach i do dziś wynik jest zawsze ten sam. Niedojadanie nam nie szkodzi.

Chce pan powiedzieć, że w głowach nam się od tego dobrobytu poprzewracało?

Kiedy jesteśmy głodni, nasz organizm jest w takim trybie, że niczego nie marnuje. Zachodzą tylko te procesy, które są potrzebne. To, co nieprawidłowe, zostaje usunięte i dotyczy to tak procesów, jak i samych komórek. Można powiedzieć, że organizm czuje się przymuszony, by wyrzucić zbędny balast. Nieprawidłowe komórki nie mają racji bytu, bo są marnowaniem energii. Tak samo działa też wysiłek fizyczny o średniej intensywności, choć on jest dewastujący dla ciała.

Chyba stąpamy po grząskim gruncie…

Wcale nie, ale z punktu widzenia organizmu wysiłek to stres, bo powoduje zniszczenie całych grup mięśni, które trzeba będzie odbudowywać. Sam wysiłek fizyczny nie jest przyjemny, przynajmniej dla większości ludzi, których znam. Ale jak organizm się odbuduje, to jest silniejszy. Zasadniczo upraszczając, można powiedzieć, że organizm w sytuacji intensywnego wysiłku fizycznego jest tak zestresowany, że pozbywa się wszystkiego, co zbędne. Optymalizuje procesy wydajności płuc, spalania glukozy w tkankach mięśniowych, w komórkach tłuszczowych. W momencie bezruchu, leżenia na kanapie wszystkie procesy stają się mniej efektywne. Metabolizm zwalnia, bo wszystkiego jest pod dostatkiem, włącza się tryb magazynowania tłuszczu, gdyż w organizmie nic się nie marnuje. Wszystkie procesy zaczynają trochę szwankować. W sytuacji stresu organizm nie może sobie pozwolić, by tolerować procesy, które są wadliwe czy niepotrzebne. Nie może tolerować komórek, które są epigenetycznie trochę popsute. Dlatego ruch nas leczy.  

Podobno epigenetyka działa od początku naszego życia.

To raczej środowisko oddziałuje na nasze mechanizmy epigenetyczne od samego początku. Zauważyliśmy to, obserwując ludzi podczas katastrof naturalnych, np. kobiety przechodzące ciąże w czasie traumatycznych wydarzeń. Przykładem mogą być np. „dzieci burzy śnieżnej”, która wystąpiła w Kanadzie w 1998 roku. Tam przez kilkadziesiąt dni ludzie, w tym kobiety ciężarne, byli odcięci od świata. Panowały tam trudne warunki, brakowało prądu, wody, jedzenia. Ta sytuacja była niezwykle traumatyzująca. I okazało się, że u narodzonych potem dzieci widać zmiany epigenetyczne. Stres matek wpłynął znacząco na ich dzieci.

Czy są obserwacje, które pokazują, jak traumy z dzieciństwa wpływają potem na dojrzałych ludzi?

Zrobiliśmy kilka la temu z kolegami ze Szwajcarii taki eksperyment. Zbadaliśmy zmiany epigenetyczne u ludzi, którzy wtedy mieli ok. 80 lat. Ich dzieciństwo przypadało na czasy wojny. Stres z nią związany i często wykorzystywanie seksualne, którego ci ludzie doświadczyli spowodowały, że w dorosłym życiu byli oni w bardzo złej kondycji psychicznej. Porównaliśmy epigenetyczne „selfie” komórek tych ludzi z komórkami ich rówieśników. Zasadniczo się różniły. DNA od momentu poczęcia po dojrzałość nie zmieniło się, nie zmutowało. Jedyną odpowiedzią, dlaczego oni cierpieli na choroby psychiczne wydają się być zmiany epigenetyczne wywołane przez bodziec stresowy.

Czy taki bodziec może być przyczyną problemów w kolejnych pokoleniach?

Obserwacje z Holandii na to wskazują. Przez pewien czas wojny w latach 40. panował tam głód, spowodowany blokadą portów, ludzie jedli 500 kalorii dziennie. To był stres fizyczny, ale i psychiczny. Jednak tu patrzono raczej na restrykcję kaloryczną. U kobiet, które wtedy były ciężarne i niedojadały, to niedojadanie miało duży wpływ na ich potomstwo. Zauważono u ich dzieci wyższe prawdopodobieństwo chorób metabolicznych czy wieńcowych niż u ich rówieśników, których matki normalnie się odżywiały w tym okresie. Z głodu holenderskiego mamy już trzecie pokolenie. I okazuje się, że u tego pokolenia ryzyko chorób też jest inne niż w całej populacji. Czyli na logikę coś musiało przejść przez tzw. linię płciową, żeby przedostać się do kolejnego pokolenia, a na pewno nie były to mutacje. Niestety, jesteśmy jeszcze dalecy od dowodu molekularnego, a dopóki nie poznamy go, każdy dowód wywiedziony z badań epidemiologicznych da się obalić.

A co z lekami? Wpływają na naszą epigenetykę?

Na pewno, przecież leki mają skutki uboczne, a tym skutkiem ubocznym może być niekorzystny wpływ na mechanizmy epigenetyczne. Powszechną praktyką jest np. pobieranie komórek linii płciowej przed chemioterapią, by nie zaszły w nich żadne zmiany w czasie terapii i pacjenci mogli mieć zdrowe dzieci po zakończeniu leczenia.

Jeśli zapytam o zanieczyszczenie środowiska, to na pewno usłyszę, że…

… czynniki środowiskowe, o których już mówiliśmy mogą wpływać na mechanizmy epigenetyczne tak, jak leki.

Zawsze znajdzie się czynnik, który wpłynie na nas negatywnie…

Nie do końca. Zawsze znajdzie się jakiś czynnik środowiskowy, wpływający na mechanizmy epigenetyczne w komórkach, ale nie wszystkie są przecież negatywne.

Smog, zanieczyszczona woda, jedzenie, którego wartość jest delikatnie mówiąc czasem wątpliwa… Zawsze coś.

Ale ze smogiem trzeba walczyć i go usunąć, jedzenie należy kupować wartościowe, wodę filtrować i również walczyć o to, by była czysta. Jeśli nie pozbędziemy się smogu, to zawsze będzie to czynnik, który mocno wpływa na zwiększenie ryzyka chorób. Jednak z dnia na dzień indywidualnie każdy z nas nic ze smogiem nie może zrobić. Ale już na to, czy się ruszamy i co jemy mamy wpływ. Nasze badania z prof. Stachowską pokazały, że mechanizmy epigenetyczne można naprawić, nawet jeśli były mocno zepsute. Wprowadzenie np. zdrowej diety u osób z niealkoholowym stłuszczeniem wątroby już po ośmiu tygodniach zaczęło mieć pozytywny wpływ na mechanizmy epigenetyczne.

Czyli jest nadzieja, że możemy skutecznie zapobiegać chorobom?

Tak, usuwamy środowiskowy element psujący i komórka się sama naprawi. Zależy oczywiście, co na nią zadziałało, ale np. z prof. Parczewskim jakiś czas temu pokazaliśmy, że SARS-Cov-2 indukuje zmiany epigenetyczne w komórkach krwi, które decydują o ciężkości choroby, ale teraz już wiemy, że po jakimś czasie od przejścia infekcji, zmiany te cofają się.    

Wolniej starzeć się też możemy dzięki epigenetyce?

Tak, pokazują to wyniki badań z zeszłego roku ze Stanów Zjednoczonych. Okazuje się, że mechanizmy epigenetyczne są kluczowe w starzeniu się komórki. Z wiekiem komórki eksponowane na negatywne czynniki środowiskowe kumulują zmiany epigenetyczne. Im więcej ich jest, i im dłużej te niekorzystne czynniki działają, tym komórka szybciej się starzeje. Możemy nawet zmierzyć, ile tych zmian komórki zmagazynowały i powiedzieć, że starzejemy się szybciej lub wolniej w stosunku do metryki.

A więc to prawda, że będziemy mogli dożyć 120 lat?

Wspomniane już wyniki badań pokazują, że nie tylko mechanizmy epigenetyczne są kluczowe w procesie starzenia, ale i że te niekorzystne zmiany epigenetyczne zachodzące z wiekiem możemy odwracać. Póki co w laboratorium, ale tak to się zawsze zaczyna. Autorzy tych badań twierdzą, że 120-150 lat życia jest w naszym zasięgu.

Jesteśmy więc na prostej drodze do wiecznej młodości?

Raczej na drodze do zdrowej starości. Predestynowani biologicznie jesteśmy do pewnego wieku i tego nie przeskoczymy. Ale możemy długo żyć bez chorób wieku starczego.