Epigenetika: amit a környezet tesz a génjeinkkel

Az epigenetikával foglalkozó kutatások az elmúlt évtizedben hódították igazán meg a tudomány világát. Epigenetika alatt az emberi genomnak azokat a jellemzőit értjük, melyek nem változtatják meg a DNS-nek a szerkezetét, vagyis a nukleotidok sorrendjét, mégis jelentős hatással vannak bizonyos jellemzők, betegségek megjelenésére. Ezek a jellegzetességek a gén és a környezet interakciója következtében állnak elő, és változatlan környezetben átöröklődnek egyik generációról a másikra. Maga az epigenetika azt jelenti, hogy "géneken túl". Az epigenetikai jelenségek komplexebb magyarázatot adnak, mint, hogy bizonyos jellemzőkért bizonyos gének felelősek.

Az epigenetikus változásokat úgy kell elképzelni, mint olyan kapcsolók a géneken, mely bizonyos szakaszok átíródását kikapcsolják, másokat pedig bekapcsolnak. Ezáltal a szervezetben egyes fehérjék megjelennek, szintjük esetlegesen magasabb lesz, míg más fehérjékből kevesebb szintetizálódik.

Jelentőségük többek között abban áll, hogy úgy tűnik, bizonyos erőteljesen örökletes jelenségek eddig ismeretlen öröklődési mechanizmusát az epigenetikai kutatások eredményei képesek megmagyarázni. Egy szemléletes példa erre a skizofrénia, melynek örökletessége igen magas.

Örökletesség fogalma: ha egy tulajdonságnak az örökletessége nagyon magas, az a közvélekedéssel szemben nem azt jelenti, hogy az a jellemző velünk született és megváltoztathatatlan, hanem azt, hogy az emberek közötti különbségért nagyrészben a génjeik közötti különbség felelős és a különbség mindig populációfüggő, mert az adott populációban mondja meg, hogy a változatosságnak mekkora mértéke tulajdonítható a géneknek.

A skizofrénia hátterében álló génekkel számtalan kutatás foglalkozott és igazolták, hogy a betegség poligénes öröklődésű, vagyis több gén együttes jelenléte áll a betegség hátterében, ugyanakkor ez az örökletességnek csupán kis részét magyarázza. A fennmaradó részt a kutatók hiányzó örökletességnek nevezik, melyet sem a genetika, sem a környezet nem képes megmagyarázni. Amikor skizofrénia kapcsán egypetéjű ikreket vizsgáltak, akkor azt nézték, hogy hogyan lehetséges az, hogy egy egypetéjű ikerpárnak, akinek a genetikája 100%-ban megegyezik, a pár egyik tagjánál kialakult skizofrénia, a másiknál nem. A kutatók azt találták, hogy ezért a különbségért a genomon bekövetkezett epigenetikus változások felelhetnek. A pár két tagjánál ugyan jelen voltak a skizofrénia örökléséért felelős gének, de ezeknek a géneknek az epigenetikus mintázata eltérő volt. A skizofréniában érintett testvér génjének az epigenetikus mintázata közelebb állt egy olyan testvérpár epigenetikai mintázatához, ahol mindkét testvér érintett volt a betegségben.

Hogyan lehetséges ez? Úgy, hogy ezek a változások az esetek többségében környezeti hatásokra állnak elő. A környezeti hatások természetesen lehetnek pozitív és negatív előjelűek, de a pszichiátriai zavarok kialakulásáért negatív környezeti események által beindított epigenetikus folyamatok felelősek. Ilyen káros környezeti események lehetnek az elégtelen anyai gondoskodás, az érzelmi, fizikai, szexuális abúzus, a súlyos traumának való kitettség vagy bármi olyan, ami súlyosan és tartósan meghaladja az egyén megküzdési képességeit.

A géneken bekövetkező epigenetikus változások egyrészt rágcsálókísérletekből, másrészt úgynevezett post-mortem (elhalálozás utáni szövetek vizsgálata) vizsgálatokból származnak. Ezekből a kutatásokból kiderül, hogy a káros környezeti hatások az emberi szervezet számos részében képesek változásokat előidézni.

Az egyik sokat vizsgált terület a stresszreakció mechanizmusáért felelős úgynevezett HPA tengely (az agyi hipolamusz-agyalapi mirigy-mellékvesekéreg tengely), és azok génjein bekövetkezett epigenetikus változások. Az ezen a tengelyen beindult hormonális folyamatok vezetnek oda, hogy a szervezetben stressz hatására beindul a kortizol kiválasztása. A kortizol kulcsfontosságú a stresszel való megküzdésben, a test stresszre adott válaszreakciójában.

A HPA tengely egyik génjének változásait számos kutatásban vizsgálták. Az egyik ilyen vizsgálatban a kutatók olyan öngyilkosságot elkövetett személyek génjének epigenetikus mintázatát hasonlították össze, akik gyerekkorukban abúzus elszenvedői voltak, olyanokéval, akiknek nem szerepelt múltjukban ilyen traumatikus tapasztalat. Az eredmények azt mutatták, hogy a trauma hatással volt a stresszrendszernek a vizsgált génjére, ezzel felborítva a szervezet stresszre adott válaszát. Ugyanilyen változásokat idézhet elő ebben a génben a fizikai, szexuális abúzus, elhanyagolás vagy akár az egyik szülő halála is.

Másik gyakran vizsgált gén az úgynevezett BDNF gén, melyet a major depresszióval hozott összefüggésbe több kutatás. Ennek a génnek az epigenetikus változása kimutatható depressziós egyének véréből, csakúgy, mint azokéból, akik kora gyermekkorban rosszabb anyai gondoskodásnak voltak kitéve. Amikor patkányoknál vizsgálták ezt a gént, akkor azt találták, hogy a gyerekkori és felnőttkori trauma hatására a BDNF gén hosszú távú represszív (elnyomó) epigenetikus hatása jelenik meg, ami alacsonyabb génexpresszióhoz (kifejeződéshez) vezet, és ez végsősoron depresszió jellegű tüneteket idéz elő.

Az epigenetika ugyan még gyerekcipőben jár, de jól látható, hogy micsoda lehetőségeket rejt magában a gének ilyen típusú változásainak vizsgálata és megértése, valamint felhívja a figyelmet a kora gyermekkori események markáns hatására. A környezeti hatásra bekövetkező változások ugyanakkor magukban rejtik a visszafordíthatóság lehetőségét is, mivel a pozitív hatás akár képes lehet rendezni a megváltozott folyamatokat, valamint az epigenetikus folyamatok mélyreható megértése az orvoslás új lehetőségei előtt nyithatják meg a terepet.

Ha tetszett a cikk és szeretnél hasonlóan érdekes témákról olvasni, kövess minket a Facebookon!

Forrás:

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128032398000193
• https://www.nature.com/articles/nrn2132
• Dr.Falus András, Dr. Melicher Dóra, Dr. Purebl György: Mentális folyamatok epigenetikai szabályozása