Изключително ми е приятно да ви представя днешния гост в рубриката “Интервюта със специалисти”. Милена Георгиева е доцент по молекулярна биология към БАН и автор на над 50 научни публикации в реферирани международни и национални списания. В сътрудничество с редица международни организации доц. Георгиева ръководи проекти, свързани с разгадаването на човешкия геном. Нейна мисия е да популяризира науката в България, както и да съдейства за обмяната на опит между медицинските и научните специалисти в областта на генетиката и епигенетиката.
Здравейте доц. Георгиева, благодаря Ви, че приехте моята покана! За да въведем читателите на ForumZdrave.bg в контекста на Вашата специалност, бихте ли споделили какво представлява науката епигенетика и какво приложение намира тя в медицината и ежедневието.
Ще започна с една алегория от „Загадки в страната на чудесата“ по Р. У. Галънд, вдъхновени от романите на Луис Карол, в които главна героиня е Алиса. Сборникът гатанки и главоблъсканици е тематично обвързан с героите на Луис Карол и любопитната Алиса. В една от главоблъсканиците Алиса среща близнаците Туидълдъм и Туидълди и им задава интересен въпрос:
”ДА НЕ СТЕ БЛИЗНАЦИ?
А те отговарят:
„Как пък не! Но наистина имаме едни и същи родители. И сме родени в един и същи ден и една и съща година. Но определено не сме БЛИЗНАЦИ.“
Тогава Алиса възкликва:
„Как е възможно това?“
Разбира се, близнаците се шегуват с нея, но помислете, наистина възможно ли е?
Как мислите?
Точно в такива въпроси прозира най-силно смисълът на науката епигенетика, с която се занимавам вече повече от десетилетие. Тя обяснява точно това, а именно защо напълно идентични по ДНК близнаци, не са напълно еднакви. Единият близнак може да страда от наднормено тегло, а другият да се разболее от шизофрения, без това да засяга другия близнак. Науката епигенетика търси обяснение и отговори на въпроси, които засягат различните изяви на нашата генетика в хода на самостоятелния живот. Изследва механизмите, по които еднаквата генетика започва да работи различно в отговор на сигналите, които идват от заобикалящата среда. Опити с еднояйчни близнаци, отглеждани в различни условия и подлагани на различни диети, показват, че независимо, че гените им са напълно еднакви, диета, богата на мазнини в единия води до проблеми с черния дроб и до затлъстяване, докато другият близнак не проявява такива патологии.
В действителност, изследванията върху еднояйчните близнаци са основният двигател на науката епигенетика. Натрупани са много солидни научни обяснения за влиянието на заобикалящата ни среда върху начина, по който се изявява нашата генетика. Не е случайно и името на тази наука. То идва от гр. дума „епи“, която означава „над“ и „генетика“ – наука за наследствеността. Буквалният превод е „надгенетика“. Но забележете, тук няма нищо надгенетично. Касае е за предаване на наследствена информация без да има промяна в ДНК. Това включва химически модификации в молекулата на ДНК и протеините, които я опаковат в клетките. Тези химически модификации, които аз наричам „цветовете на ДНК“ се получават в резултат на сигналите от околната среда и имат отношение към регулацията на начина, по който гените работят.
Епигенетиката е мостът между нашите гени и начина ни на живот, затова и приложенията ѝ са във всички сфери от нашия живот. Епигенетиката е част от най-модерните изследвания в сфери като медицина, психология, диетология, ембриология и много други. Работи се усилено в научните среди за изясняване на фините механизми, по които се осъществява епигенетичната регулация на нашата наследственост. Това е така, защото епигенетични фактори определят храктеристиките, специализацията и функциите на всички клетки в нашето тяло, които макар и да имат напълно ендакъв геном, имат различна епигенетика. Тя е техният биологичен баркод, който определя защо клетките на кожата включват и изключват различни от клетките на нервната, ендокринната, сърдечносъдовата система гени. Клетъчната, тъканна и органна идентичност в нашето тяло се определя не само от нашите гени, но и от начина, по който се регулира тяхната работа. И това са епигенетични механизми.
Със сигурност проявата на генетичния код е сложен процес зависещ от редица причини. Все пак, ако трябва да назовете няколко топ фактора от средата и начина ни на живот, които оказват негативно влияние за проявление на генетичните заложби, кои биха били тези фактори?
Права сте, че изявата на нашите гени е много сложен процес, в който продуктите на гените взаимодействат помежду си, взаимодействат и със сигналите, които идват от околната среда. А какво е околна среда и как тя взаимодейства с гените ни е предмет на изследване именно от науката епигенетика. Представете си как започва нашия живот. Започва от оплодената яйцеклетка, която носи два генома: на майката и на бащата. В хода на ембрионалното развитие започва намножаване и специализация на клетките, които започват да формират популации от различни клетъчни типове, тъкани и органи. Не трябва, обаче и за секунда да забравяме, че гените (геномът) във всичките тези клетки е еднакъв, но в хода на формирането на новия индивид, тези клетки започват да се различават. Различават се, защото факторите на средата започват да моделират работата и изявата на тяхната генетика в зависимост от нуждите на организма. Моделират работата на гените различно в различните видове клетки.
Човешката генетика е много сложна. Повечето човешки характеристики и особености се определят от сложна констелация от гени и генни вариации, както и от сложното взаимодействие с факторите на средата. Това обяснява и защо въпреки малкия брой гени около 22 000, което сравнено с черната топола, която има около 100 000 гена, е направо нищожен брой, ние все пак имаме самочувствието да сме на върха на биологичната еволюция. И това е така, защото фините механизми на взаимодействие между продуктите на нашите гени, и между гените и средата са отговорни за всички специфики и характеристики на човешкия вид. Всичко, което ни заобикаля, всяко наше взаимодействие с околната среда има потенциал да моделира работата на нашата генетика и да променя регулацията на гените ни.
Факторите, които най-силно оказват въздействие върху нашата генетика са храненето, физическата активност, замърсената околна среда (пестициди, мръсен въздух и вода), изкуствени оцветители и консерванти в храните, вредни навици, стрес и много други. Психологическите травми, гладът и стресът в ранна детска възраст могат да имат дългосрочни последици за функционирането на гените. Тези фактори могат да повлияват работа на гените и без да предизвикват директни повреди в тях, да водят до трайни, предавани в наследството променени механизми на генна регулация. В това е най-страшната заплаха за нас хората, когато говорм за неблагоприятни условия на живот. Не осъзнаваме, че въпреки че няма директни увреждания в молекулата на ДНК, промените в епигенетичните механизми могат да доведат до сериозни патологии и дори до смърт. И най-лошото е, че тези химически модификации могат да бъдат както динамични и обратими, така и необратими и стабилни. Могат да бъдат предадени поколения напред.
Когато говорим за здравословно и нездравословно хранене, винаги е редно да се позоваваме на научни доказателства. Бихте ли споделили какво показват епигенетичните проучвания за ефектите на храненето като количество, вид (растителна, животинска), биологичен произход, наличие на консерванти, пестициди и тн.
Науката епигенетика намира много широко приложение в диетологията и диететиката. Нещо повече, вече се говори и за нутриепигенетика. Това не е случайно. Храненето е най-мощният епигенетичен фактор. Ежедневно се сблъскваме с биологично-активните съставки на храната. Това е неизбежно. Но трябва да осъзнаваме, че храната освен източник на необходимите за нас макро- и микронутриенти, и енергия, има и мощен епгенетичен ефект върху работата на нашите гени. Има много доказатества за ролята на храната като епигенетичен модулатор на нашите гени. Специфични съставки в храната като бетаин, холин, фолиева киселина, витамините от групата В, цинк, селен и много други имат силен епигенетичен модулиращ ефект въхру отлагането на метилови групи въхру нашите гени. Последното е силен епигенетичен механизъм, който в зависимост от мястото в нашия геном, в което се случва, може да доведе до умълчаване или засилване работата на някои гени. Има данни още от времето на Втората Световна Война, когато в резултат на германската окупация над Нидерландия, всички бременни в този момент жени, са били подложени на системно гладуване. Това, по-късно се отразява върху размерите на новородените, както и се свързва с увеличени случаи на сърдечносъдови и метаболитни нарушения в по-късните етапи от индивидуалния живот на тези деца. И това е документирано в стотици статии в научни журнали. Това са едни от първите доказателства за ролята на храната, диетата и епигенетичната регулация на нашите гени. Налични са и доказателства за негативната връзка между прекаления прием на храни, замърсени с пестициди и когнитивното развитие на децата, чиито майки по време на бремеността са били изложени на хранене с богати на пестициди храни. Има данни, че диети, бедни на фолиева киселина, се свързват повишен процент онкологични заболявания. И примерите не свършват дотук. Данните в световната научна литература за епигенетичния ефект на храната се увеличават всеки ден. Изследвания на нашата лаборатория показват, че изкуствените добавки в храната имат директен и индиректен негативен ефект върху генетиката ни и водят до изменения в гените ни, които могат да преминат и в бъдещите поколения.
Хроничното възпаление в организма е основна причина за развитие на редица заболявания, включително и раковите. Въпреки това, по мои наблюдения темата се пренебрегва и хората често отлагат лечението на хронично възпаление. Бихте ли споделили от гледна точка на епигенетика какво влияние оказва едно продължителното възпаление в тялото върху проявата на гените.
Ние, хората, пренебрегваме много от сигналите на нашето тяло. А тялото ни говори и първият подход към персонализираната медицина, хранене и спорт се крият точно в тези сигнали. Не разбираме, че факторите на средата като храна, стрес, вредни навици не влияят само краткосрочно. Напротив, много от тях влияят върху нашата генетика в дългосрочен план. Натрупват химически модификации върху гените и така нарушават крехкия баланс между нуждите на тялото и сигналите, идващи отвън. Хроничният стрес, хроничните възпаления, на които не обръщаме внимание имат силата да повлияват нашата епигенетика и да объркват регулацията на нашите гени. Хроничното възпаление води до постепенни трайни промени в типа клетки, които присъстват на мястото на възпалението. А това е свързано е със сърдечносъдови, невродегенеративни заболявания, диабет, затлъстяване и др. Причини за това са промени в начина на живот, наличие и нелечение на инфекции, крайни диети и др. Хроничното възпаление в свързано с отделянето на специфични молекули и свръхактивиране на имунната система. Отделят се хистамин, серотонин, простагландини, цитокини, атакуват се тъканите, в които присъства възпалението с цел изчистване на чуждия агент, довел до този процес. Това, обаче, е нож с две остриета, защото организмът започва отчаяно да се справя с възпалението и така започва да атакува собствените си клетки и тъкани. Получават се локални места с повишена клетъчна смърт. Тези изменения неизменно повлияват генетиката и епигенетиката на местата, в които се среща възпалението. Метаболитите, които се отделят при възпаление, имат епигенетичен модулиращ ефект. Променената епигенетика в зоните на възпаление води до промяна във функциите, морфологията и жизнеността на подлежащите клетки, а това може да доведе до дълготрайни изменения, които могат да предизвикат рак, диабет 2ри тип, други метаболитни смущения, нарушения в пропускливостта на червата, невродегенративни патологии като Паркинсон и Алцхаймер. И всички тези патологии са епигенетично обусловени.
Освен скрининга по време на бременност, генетични изследвания се правят и при други обстоятелства по преценка на лекаря. Във Ваши интервюта разказвате, че съществуват съвсем нови тестове, които не са достъпни в България, ще се радвам ако споделите пример за тях. В тази насока можем ли да очакваме скоро да бъдат въведени в практиката изследвания, които сега са в етап на научна разработка?
Генетичните тестове, които са на световния пазар са насочени към ранна диагностика на генетични болести и унаследени генетични дефекти. Съществува много богат панел от най-различни тестове за доказване на произход, бащинство, предразположеност към някои заболявания, има генетични тестове, които предсказват биологична възраст и много други. В момента има революция в съвременнната биомедицина от страна на генетичните тестове, които се прилагат рутинно или експериментално на пазара. Голяма част от тях се срещат вече и в България, и това е положителен факт. Навлязоха и тестове за персонализиран подход към подбора на храна, на вид спорт и физическа активност.
В интересни времена живеем. Прави впечатление, че колкото повече знаем, толкова повече въпроси изникват. А в сферата на генетиката те са свързани с това до колко генетични тестове за персонализиран подход към подбора на храна са наистина определящи за нашия метаболизъм и дали гените сами по себе си са достатъчни, за да предскажат проявата на едно или друго заболяване. И тук идва ролята на молекулярните генетици, които много внимателно трябва да обяснят на хората разликата между генетични заболявания, тези, които могат със 100% сигурност да бъдат установени с ДНК тест и по-голямата част от заболяванията, които не са генетично обусловени. С други думи, те се дължат на дефект в регулацията на гените. Тук генетичните тестове не могат да помогнат, напротив, могат да усложнят състоянието с подвеждаща информация. Защото това човек да има предразположеност към едно заболяване, не винаги е съпътствано с изява на патологията. Има много случаи, при които човек може да носи предразположеност към определено заболяване, но благодарение на благоприятни условия на живот и правилна епигенетична модулация на гените, този генен дефект може никога да не се изяви.
В ерата на генетичните тестове това за което аз мечтая е всеки човек да има достъп до евтини, точни и прецизни тестове за диагностика на генетични болести и дефекти. Иска ми се рутинно всеки родител, който очаква своето дете, да има достъп до генетичен скрининг както за себе си, така и за плода, за да може в случаите на нелечими генетични дефекти, да се предприемат адекватни мерки. Мечтая си за прецизна и точна консултация с генетици, до която хората да имат достъп, за да могат да коментират резултатите от тестовете си адекватно. С една дума, искам да живея в свят, в който има симбиоза между медици и учени (молекулярни генетици и биолози). Защото човешката генетика наистина е много сложна материя и човек трябва да познава много добре всички механизми, по които тя се изявява. Трябва да се взема предвид, че гените взаимодействат с факторите на средата и тяхната изява зависи в много голяма степен и от това взаимодействие.
Според съвременната медицинска наука голяма част от социално значимите заболявания са свързани с генетична предразположеност, а дали тя ще се прояви определя начинът на живот и факторите от средата. Бихте ли споделила примери за социално значими заболявания, за които е редно да следим фамилната си история.
Социално значимите заболявания са болестите на съвремието ни. Те са сред главните причини за заболеваемост и смъртност сред населението. Големите и резки промени в начина на живот, рискови фактори (тютюнопушене, заседнал начин на живот, стрес, консумация на нездравословна храна, вредни навици, психотропни медикаменти и др) рязко повишават смъртността сред големи групи хора. През 21ви век над човешката цивилизация са надвиснaли няколко заплахи, които застрашават нейното бъдещо нормално развитие и дори цялостното ѝ оцеляване. Очаква се демографската криза да се окаже най-сериозната заплаха. Добре известно е, че бързото увеличаване на процента възрастни хора в една страна води до промяна в работната сила, предизвиква натоварване на социалната мрежа и води до процентно увеличаване на разходите за медицински грижи. В Европейския Съюз до 2050 година се очаква мащабен демографски проблем. Има статистика, която показва, че средната възраст ще се повиши от 39 на 49 години. Това ще доведе до намаляване на броя на хората в работоспособна възраст, докато този на нуждаещите се от грижи ще се увеличи. Затова във всички развити страни се изпълняват програми, насочени към изучаване и овладяване на социалните и медицинските аспекти на демографската криза. Една голяма част от тези програми са насочени към разширяване на изследванията, превенцията и търсене на терапии за социално значимите болести, които в голям процент са свързани с остаряването на човешкия организъм. Такива са диабет, сърдечни заболявания, затлъстяване, шизофрения и силни депресивни разстройства, невродегенративни заболявания и много други. Това са и заболяванията, за които трябва да се подлагаме на скрининг с цел превенция, навременна диагноза и разбира се адеквата терапия. В много голям процент тези социално значими заболявания се обулсавят от начина ни на живот, т.е. тяхната проява зависи от нашата епигенетика.
Все повече се говори за превенция, но въпросът е колко рано трябва да започне тя? Обикновено хората обръщат внимание на заболяванията в рода си когато вече имат здравословни проблеми или преди зачеване. От гледна точка на епигенетиката, в кой етап от живота трябва да обърнем поглед към рода си относно прекарани заболявания и да вземем необходимите мерки.
Превенцията започва от момента, в който се раждаме. Даже далеч по-рано. Съгласно данните за трансгенерационния ефект на начина ни живот, това означава, че дори да не сме живели при определени условия, ако това са били условията на живот на нашите родители и прародители, то негативните им последствия ще се проявят и у нас. С други думи, много преди зачеването изборите в живота на нашите родители вече са започнали да оставят отпечатък върху нас и нашето здраве. Има данни, които показват, че деца подлагани на дълготраен стрес, години, след като вече са зрели индивиди, все още носят епигентичните последствия от тези стрес. И предават това на своите деца. Става дума за подлагане на детския организъм на високи нива на стресовите хормони като кортизол, адренали, инсулин и др. Тези молекули са много биологично активни, взаимодействат с гените и могат да променят епиегенетичната им регулация трайно, което се отразява поколения по-късно. Има данни, които показват, че дългото излагане на организма на стрес води до намаляване на експресията на глюкокортикоидните рецептори. Глюкортикоидният хормон е ключов за организма, защото точно той е отговорен за понижаване на негативните прояви на стреса. Този хормон ни подготвя за различни предизвикателства чрез регулиране на сърдечната честота, производството на енергия и мозъчните функции. Когато рецепторите за него в мозъка са с понижен брой, ефектът на хормона е подтиснат и тялото е изложено на силни и продължителни дози стрес, т.е. на дистрес. Затова е необходимо много внимателно да следим начина си на живот, защото изявата на гените зависи от условията ни на живот. Социално значимите заболявания като диабет, сърдечносъдови, невродегенеративни и метаболитни нарушения зависят в голям процент от начина ни на живот. Зависят от нашата епигенетика. Раковите заболявания в голям процент също не са генетично обусовени, а по-скоро се дължат на нарушена епигенетична регулация на някои гени, отговорни за проява и протичане на раковия процес.
Накратко, съблюдаването на здравословен начин на живот, съобразяването на нашата генетика с факторите на средата, вземането предвид на предразположеността ни към определени заболявания са наша отговорност от най-ранния етап от нашето съзнателно съществуване. И това е така, защото начинът ни на живот през целия ни индивидуален живот е наследството, което предаваме на нашите, а даже и на техните деца.
Често хора ми споделят “аз със сигурност ще развия заболяването Х, защото го има в рода ми и не вярвам че начина ми на живот ще ме предпази”. Именно за това искам да завършим днешния разговор с едно послание от Вас, което да мотивира и вдъхнови хората към действие.
„ДНК не е нашата съдба“, това е посланието на науката епигенетика. Важно е да разберем, че дори да имаме генетична предразположеност към определен тип заболяване, то може никога да не се прояви. Това зависи от епигенетичната облицовка, която да държи гените с установени мутации в състояние на покой. Вземете за пример проф. Джеймс Уотсън, един от окривателите на структурата на ДНК и един от първите с напълно разчетен геном. Той има в генома си доказана мутация, която увеличава риска му от развитие на Алцхаймер. Професорът вече 90 години се чувства добре и няма и следа от наченки на Алцхаймер. С други думи, познавайки нашата генетика и епигенетичните механизми, които модулират работата на нашите гени, ние имаме шанс да третираме себе си по възможно най-здравословния начин с цел създаване на условия за правилна регулация на сложната връзка между гените, техните проявления и условията на средата.
Повече информация за лекции и инициативи на доц. Милена Георгиева можете да научите на следните адреси:
Soundcloud: https://soundcloud.com/user-632795601
Youtube: https://www.youtube.com/playlist?list=PL-yAo5VzjXyM5ErzXjDuCAXjaC05Z1L9e
Facebook: https://www.facebook.com/milena.ki1
Искрено благодарим на доц. Георгиева за изключително полезната информация, която сподели в интервюто!
Интервю за ForumZdrave.bg на маг.фарм. Бояна Иванова, консултант по балансирано хранене и фитотерапевт.
