Czy zanieczyszczenia mogą pozostawić ślad epigenetyczny?
Środowisko to coś więcej niż nasze otoczenie. Niektóre ekspozycje środowiskowe mogą wpływać na sposób, w jaki komórki regulują swoje geny.
Badania powiązały zanieczyszczenie powietrza, niektóre metale, pestycydy i inne zanieczyszczenia środowiska ze zmianami regulacji epigenetycznej.
Wyniki te rodzą ważne pytanie: czy ekspozycja środowiskowa może pozostawić w organizmie trwały ślad molekularny – i czy mogłoby to wpływać na to, jak się starzejemy?
Czym jest zmiana epigenetyczna?
Nasze DNA zawiera instrukcje genetyczne odziedziczone po rodzicach. Komórki potrzebują jednak też układów, które decydują, które geny są w danym momencie bardziej lub mniej aktywne.
Regulacja epigenetyczna jest częścią tego systemu kontroli.
Jednym z najlepiej poznanych mechanizmów jest metylacja DNA, polegająca na przyłączaniu małych grup chemicznych w określonych miejscach DNA. Inne mechanizmy obejmują zmiany białek związanych z DNA oraz regulację przez cząsteczki niekodującego RNA.
Procesy te mogą zmieniać aktywność genów bez zmiany samej sekwencji DNA.
Wzorce epigenetyczne zmieniają się też naturalnie w ciągu życia.
Jak zanieczyszczenia mogą wpływać na regulację epigenetyczną?
Zanieczyszczenia środowiska mogą wpływać na komórki przez kilka szlaków.
Jeden z ważnych szlaków to stres oksydacyjny. Nadmierne wytwarzanie reaktywnych cząsteczek może wpływać na DNA, enzymy komórkowe i układy molekularne odpowiedzialne za regulację epigenetyczną.
Kolejnym ogniwem może być stan zapalny.
W badaniach opisywano zmiany metylacji DNA i innych wzorców epigenetycznych w związku z ekspozycją na pyłowe zanieczyszczenie powietrza, metale ciężkie i inne czynniki środowiskowe.
Sugeruje to, że ekspozycja środowiskowa może pozostawiać mierzalne sygnatury biologiczne.
Czy zmiana epigenetyczna oznacza, że starzenie się przyspieszyło?
Niekoniecznie.
To jedno z najważniejszych rozróżnień przy interpretacji tych badań.
Zmiana epigenetyczna może odzwierciedlać samą ekspozycję. Może być częścią adaptacyjnej odpowiedzi komórek. Może towarzyszyć stanowi zapalnemu lub chorobie. W pewnych okolicznościach może też przyczyniać się do procesów biologicznych związanych ze starzeniem się.
Badacze muszą więc ustalić, które zmiany epigenetyczne są jedynie markerami ekspozycji, a które mogą rzeczywiście uczestniczyć w szlakach wpływających na długoterminowe zdrowie i starzenie się.
Znaczna część tych kwestii pozostaje nierozstrzygnięta.
A co z epigenetycznymi testami wieku biologicznego?
Niektóre miary wieku biologicznego wykorzystują wzorce metylacji DNA do szacowania aspektów starzenia się.
Dlatego związek między ekspozycją środowiskową a epigenetyką jest szczególnie interesujący.
Jeśli zanieczyszczenia mogą wpływać na metylację DNA, badacze mogą sprawdzić, czy długotrwała ekspozycja wiąże się też ze zmianami epigenetycznych miar starzenia się.
Interpretacja wymaga jednak ostrożności.
Zmiana metylacji DNA wywołana ekspozycją środowiskową nie oznacza automatycznie, że wiek biologiczny danej osoby się zwiększył. Zegary epigenetyczne wykorzystują określone kombinacje miejsc metylacji i modele statystyczne. Zmiana w jednym lub kilku miejscach nie jest równoznaczna ze zmianą ugruntowanej miary wieku epigenetycznego.
Nawet gdy obserwuje się związek z wiekiem epigenetycznym, nie dowodzi to samo w sobie, że ekspozycja spowodowała szybsze starzenie się.
Czy te ślady molekularne mogą się utrzymywać?
Potencjalnie tak, ale zależy to od ekspozycji, tkanki i konkretnej zmiany epigenetycznej.
Niektóre odpowiedzi epigenetyczne mogą być przejściowe. Inne mogą utrzymywać się po zakończeniu ekspozycji.
To jeden z powodów, dla których badania długoterminowe są tak ważne. Obserwowanie ludzi w czasie może pomóc ustalić, czy dane zmiany molekularne się utrzymują, czy pozwalają przewidzieć przyszłe wyniki zdrowotne i czy zmieniają się po ograniczeniu ekspozycji.
Obecnie odpowiedzi na te pytania nie są na tyle spójne, by zmiany epigenetyczne związane z zanieczyszczeniami można było rutynowo stosować jako miary indywidualnego starzenia się.
Dlaczego ma to znaczenie dla długowieczności?
Epigenetyka jest jednym z możliwych biologicznych ogniw łączących środowisko, którego doświadczamy, ze sposobem, w jaki nasze komórki funkcjonują z czasem.
Może to w przyszłości pomóc badaczom zrozumieć, dlaczego podobne ekspozycje środowiskowe różnie wpływają na różne osoby i czy konkretne ekspozycje przyczyniają się do długotrwałych zmian w biologii związanej ze starzeniem się.
Na razie wyniki badań epigenetycznych są najbardziej użyteczne jako dowód odpowiedzi biologicznej i narzędzie badawcze.
Nie należy ich traktować jako dowodu, że dane zanieczyszczenie przyspieszyło starzenie się konkretnej osoby lub trwale zmieniło jej wiek biologiczny.
