Mad ændrer din arvemasse

Når du ser dig selv i spejlet, tænker du måske:

»Hvordan kan det være, hvis alle cellerne i min krop bærer på det samme DNA, at mine organer ser så forskellige ud og har så forskellige funktioner?«

Med de seneste fremskridt inden for epigenetik begynder vi at få en forståelse.

Vi ved, at alle celler bruger deres genetiske materiale på forskellige måder: Gener tændes og slukkes, og det resulterer i en bemærkelsesværdig forskelligartethed i vores kroppe.

Cellulære processer bestemmer gentransskription

Epigenetik beskriver de cellulære processer, der bestemmer, om et bestemt gen vil blive transskriberet eller oversat til et tilsvarende protein. Meddelelsen kan overføres gennem små og reversible kemiske modifikationer til kromatin (Figur 1).

For eksempel vil indførsel af acetylgrupper (acetylering) i DNA scaffold proteiner (histoner) forbedre transskription.

Derimod vil tilførsel af methylgrupper (methylering) til regulerende områder af selve DNA'et reducere gentransskription. Disse ændringer er, sammen med andre regulerende mekanismer, særligt vigtige under udvikling – hvor den nøjagtige timing af genaktivering er fundamental for at sikre nøjagtig cellulær differentiering – men har fortsat begrænset effekt ind i voksenlivet.

Epigenetiske ændringer kan opstå som reaktion på miljømæssige stimuli, hvoraf kosten er en af de vigtigste.

Vi har endnu ikke fuld forståelse for de mekanismer, der gør, at kosten påvirker epigenetikken, men der er nogle kendte eksempler, som er tydelige.

Hungersnød påvirkede menneskers udvikling i fosterstadiet

I vinteren 1944-1945 led Holland en forfærdelig hungersnød som en konsekvens af den tyske besættelse, og befolkningens næringsoptagelse faldt til under 1.000 kalorier om dagen.

Kvinder fødte fortsat børn i denne hårde periode, og i dag er disse børn voksne mennesker i 60'erne. Nyere studier har afsløret, at disse individer – der blev udsat for kaloriebegrænsninger, mens de endnu befandt sig i livmoderen – har et højere niveau af kroniske tilstande som diabetes, kardiovaskulære sygdomme og fedme end deres søskende.

De første måneder af graviditeten lader til at have haft den største indvirkning på sygdomsrisiko.

Hvordan kan noget, som fandt sted, før du overhovedet blev født, påvirke dit liv så sent som 60 år senere? Svaret viser sig at findes i de epigenetiske tilpasninger, som fosteret har gjort som reaktion på den begrænsede ernæring.

Epigenetiske ændringer nedarves i generationer

De nøjagtige epigenetiske forandringer er endnu ikke klarlagt, men man opdagede, at mennesker, som er blevet udsat for hungersnød i fosterstadiet, har en mindre grad af methylering af et gen, som er indblandet i insulinmetabolisme (insulinlignende vækstfaktor II gen) end deres ueksponerede søskende.

Det har nogle alarmerende konsekvenser: Selvom epigenetiske forandringer i teorien er reversible, kan brugbare forandringer, som finder sted under den embryoniske udvikling, ikke desto mindre være vedvarende i voksenlivet, selv når de ikke længere er brugbare og endda kan blive skadelige.

Nogle af disse ændringer kan endda vare ved gennem generationer og påvirke børnebørn til den udsatte kvinde.

Honningbier og mus viser tydelige tegn på epigenetiske ændringer

Også blandt honningbier har den tidlige kosts indvirkning på epigenetik været tydelig. Det er ikke genetik, der adskiller de sterile arbejderbier fra den fertile dronning, men derimod den kost, de får i larvestadiet (figur 2).

Larver, som udvælges til dronninger, bliver udelukkende fodret med royal gele, en substans, der udskilles af arbejderbier, som tænder for genprogrammet, der gør, at en bi bliver fertil.

Et andet bemærkelsesværdigt eksempel på, hvordan ernæring påvirker epigenetik under udviklingen, kan findes hos mus. Individer med et aktivt agutigen har en gul pels og tilbøjelighed til fedme. Disse gener, kan dog slukkes ved DNA methylering.

Hvis en gravid agutimus får kosttilskud, som kan frigøre methylgrupper – som folinsyre eller cholin – bliver museungernes agutigener methyleret og dermed inaktive. Disse unger bærer stadig agutigenet, men de mister agutifænotypen: De har brun pels og ingen øget tendens til fedme (figur 3).

Et utilstrækkeligt optag af folinsyre er også indblandet i udviklingsproblemer hos mennesker, som spina bifida og andre neuralrørsdefekter. For at hindre sådanne problemer bliver gravide kvinder og de, der ønsker graviditet, ofte anbefalet folinsyretilskud.

Broccoli og soja påvirker epigenomet

Hvad så med kostens effekter på epigenetik i voksenlivet? Mange fødevarer kan potentielt skabe epigenetiske forandringer hos mennesker.

For eksempel indeholder broccoli og andre korsblomstrede grøntsager isothiocyanater, som kan øge acetylering af histoner. Soja er derimod en kilde til isoflavon genistein, som menes at sænke DNA-methylering i visse gener.

Polyphenol sammensat med epigallocatechin-3-gallate, som findes i grøn te, har mange biologiske virkninger, herunder hæmning af DNA-methylering.

Kurkumin, en sammensætning der findes i gurkemeje (Curcuma longa), kan have en række effekter på genaktivering, da det hæmmer DNA-methylering, men også modulerer hitson acetylering.

Vi mangler endnu beviser fra den virkelige verden

Størstedelen af de data, som hidtil er indsamlet om disse sammensætninger, stammer fra reagensglasforsøg. De rensede molekyler blev testet på cellulære produkter, og deres virkning på epigenetiske mål blev målt af.

Det er endnu ikke bevist, at der kan spores samme effekt, hvis man spiser de tilsvarende fødevarer, som er set i de cellulære modeller.

Epidemiologiske studier har dog foreslået, at populationer, der optager store mængder af nogle af disse fødevarer, viser sig at være mindre ramt af bestemte lidelser.

Men størstedelen af disse sammensætninger har ikke bare epigenetiske effekter, men påvirker også andre biologiske funktioner. En fødevare kan indeholde mange forskellige biologisk aktive molekyler, der gør det svært at trække direkte forbindelser mellem epigenetisk aktivitet og den overordnede effekt på kroppen.

I sidste ende undergår alle fødevarer mange transformationer i vores fordøjelsessystem, så det står ikke klart, hvor meget af de aktive sammensætninger, der egentlig når deres molekylære mål.

Din kost har livsvigtige effekter

Som konsekvens af deres langtrækkende effekter er epigenetiske forandringer involveret i en lang række sygdomme, herunder nogle kræfttyper og neurologiske lidelser.

Når celler bliver ondartede, eller udvikler sig til kræftceller, kan epigenetiske ændringer deaktivere tumorsupressergener, som hindrer for hastig celleformering.

Da disse epigenetiske modifiaktioner er reversible, er der en stor interesse i at finde molekyler – særligt kostkilder – der måske kan rette op på disse skadelige forandringer og hindre udviklingen af tumoren.

Vi ved alle, at en kost, som har et rigt indhold af frugt og grøntsager, er sundt for vores hverdagsliv, men det bliver tydeligere og tydeligere, at det måske er langt vigtigere end det og har en stor betydning for vores langsigtede helbred og livsforlængelse.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos Science in School.