Genom historien har människor alltid varit nyfikna på vad som gör oss mänskliga. Enligt samhällsvetare formar våra miljöer vilka vi är. Å andra sidan hävdar biologer att allt i naturen bestäms av våra gener, att de är ”huggna i sten” och har präglat oss från födseln.
Så är det miljö eller genetik som definierar vilka vi är? Eller är det både och? Svaret kan hittas i epigenetik.
Vad är epigenetik?
Epigenetik är ett studieområde relaterat till hur miljö och genetik samverkar. ”Epi” betyder ”ovan” på grekiska, så epigenetik översätts bokstavligen till ”över genetik”.
Enkelt uttryckt innehåller gener instruktioner som kommunicerar hur ofta, när och vilka proteiner som skapas. Proteiner är nödvändiga för friska celler, som i sin tur är byggstenar i alla levande saker. Dessutom spelar gener en viktig roll för vår hälsa, eftersom det avgör hur sannolikt det är att vi utvecklar olika genetiska sjukdomar.
Hur beteende och miljö skapar förändringar
Epigenetik är forskningen om hur vårt beteende och vår miljö orsakar förändringar i vårt genuttryck, via till exempel kost, fysisk aktivitet eller exponering för skadliga ämnen (1). Epigenetik kan aktivera gener (genaktivering) eller inaktivera (genhämning). Dessutom börjar epigenetiska förändringar redan i embryot (1). Alla celler har samma gener och utgår från genomet. När cellerna delar sig aktiveras vissa gener, andra hämmas och som ett resultat ser cellerna annorlunda ut och agerar annorlunda. Till exempel blir vissa celler hjärtceller, andra muskelceller eller leverceller. Epigenetik gör det möjligt för en hjärtcell att aktivera gener som gör att cellen kan bli en hjärtcell och hämma andra gener (1).
Reversibla epigenetiska förändringar
Till skillnad från genetiska förändringar är epigenetiska förändringar reversibla och förändrar inte DNA-sekvensen utan kan förändra hur vår kropp tolkar den (1). Till exempel har det rapporterats att cigarrettrökning kan leda till epigenetiska förändringar (2). En nyligen genomförd studie undersökte om dessa förändringar är permanenta och om inte, om de kan återvända till sitt ursprung. Studien visade att det gick. Vid vissa delar av DNA:t tenderar rökare att ha mindre DNA-metylering (en form av epigenetisk förändring) jämfört med icke-rökare. Efter att ha slutat röka kan personen få ökad DNA-metylering igen jämfört med rökare. Så småningom kan personen nå DNA-metyleringsnivån för icke-rökare igen. I vissa fall kan detta inträffa på mindre än ett år men hur lång tid det tar beror på frekvensen och varaktigheten av rökning innan personen slutade (2).
Reversibiliteten av epigenetiska förändringar är det som gör det till ett attraktivt forskningsområde inom livslängd.
Epigenetik och biologisk ålder
Epigenetik är kärnan i epigenetiska klockor och avgörande för att studera biologisk ålder. Kronologisk ålder är den ålder som baseras på vår födelsedag. Biologisk ålder, å andra sidan, är baserad på den ålder som våra celler, vävnader och organ har (4). (Läs mer om biologisk ålder här). Tidiga modeller av epigenetiska klockor baserades på att mäta telomerlängden (läs mer om telomerer här) och nyare modeller är baserade på DNA-metylering (en form av epigenetisk förändring). Att förstå dessa processer kan hjälpa till att förstå och validera biologiska åldersinterventioner (4).
Hur fungerar epigenetiska förändringar?
Epigenetiska förändringar är naturliga och väsentliga för många funktioner i kroppen, men om de inträffar felaktigt kan det finnas stora negativa hälso- och beteendeeffekter (5). Epigenetiska förändringar är biologiska processer som påverkar genuttryck på olika sätt. Några typer av epigenetiska förändringar inkluderar:
- DNA-metylering
- Encetylation
- Histone modifiering
- Icke kodat RNA
DNA-metylering
Den kanske bäst studerade epigenetiska förändringen är DNA-metylering (5). Detta är tillsatsen (metylering) eller avlägsnandet (demetylering) av en metylgrupp (CH3) till DNA. Det är en normal och viktig process för att våra kroppar ska fungera, om den hålls på optimala nivåer. Både under-, (hypometylering) och över-metylering (hypermetylering) kan vara skadligt och kan spela roll i autoimmuna sjukdomar, neurologiska sjukdomar, cancer och åldrande.
Till exempel är för hög DNA-metylering skadlig när tumörsuppressorgener metyleras (6). När DNA-metylering sker i tumörsuppressorerna förhindrar metylgruppen genuttryck, vilket gör att cellulär funktion störs. Genen finns kvar, men den är ”tyst”, därför gör den inte vad den ska göra. Det vill säga, undertrycka tumören. Å andra sidan kan för lite, eller otillräcklig metylering orsaka genomisk instabilitet och celltransformation (mer om genomisk instabilitet läs här Kännetecken för åldrande – Del 1 – nem.health) (6).
Till skillnad från genetiska förändringar är dock DNA-metylering reversibel och är därför mycket attraktiv att studera för utveckling av nya terapier (6).
DNA-metylering och åldrande
Epigenetiken förändras under hela livet. Epigenetiken vid födseln är annorlunda än epigenetiken i barndomen eller vuxenlivet. En studie undersökte DNA-metylering av olika platser i DNA hos nyfödda vs 26-åringar vs hundraåringar (103 år) (7). Studien visade att nivån av DNA-metylering minskar med åldern. Den nyfödda hade den högsta DNA-metyleringsnivån, följt av 26-åringen, och hundraåringen hade den lägsta DNA-metyleringsnivån (7).
Ytterligare studier som jämförde DNA-metyleringsnivåer från individer i olika åldrar visade en signifikant minskning av global DNA-metylering med åldern. Denna förlust var dock mindre uttalad i hundraåringar (8). Resultaten stöder tanken att DNA-metylering är involverad i människans åldrande och livslängd (8).
Epigenetikens roll i sjukdomar och behandlingar
Även om cancer har fått mest uppmärksamhet har andra sjukdomar som Alzheimers och åderförkalkning också kopplats till miljöfaktorer, vilket gör dem till attraktiva områden för epigenetisk forskning (5). Man tror att epigenetik har stor potential att hjälpa till att lösa några av de mest svårbehandlade sjukdomarna och flera initiativ runt om i världen undersöker för närvarande epigenomet (9) (10).
Att förstå epigenetik kan hjälpa oss att bättre förstå hur våra celler och kroppar fungerar och det kan göra det möjligt för oss att utveckla mer sofistikerade behandlingar för sjukdomar.
Sammanfattningsvis är forskning av epigenetik ett dynamiskt och spännande område, där den biologiska åldern är särskilt intressant. Att analysera och förstå din biologiska ålder kan vara en bra start för att hjälpa dig att förbättra din hälsa och livsstil. På NEM använder vi biologiska åldersbedömningar i klinisk praxis för att vägleda våra kunder till bättre och längre liv, och den fortsatta studien av epigenetik är ett lovande område som kan hålla nyckeln till att låsa upp mysterierna om sjukdom, åldrande och livslängd.
Referenser
1. CDC. What is Epigenetics? | CDC [Internet]. Centers for Disease Control and Prevention. 2022 [cited 2022 Dec 26]. Available from: https://www.cdc.gov/genomics/disease/epigenetics.htm
2. McCartney DL, Stevenson AJ, Hillary RF, Walker RM, Bermingham ML, Morris SW, et al. Epigenetic signatures of starting and stopping smoking. EBioMedicine. 2018 Nov 1;37:214–20.
3. How do genes direct the production of proteins?: MedlinePlus Genetics [Internet]. [cited 2022 Dec 26]. Available from: https://medlineplus.gov/genetics/understanding/howgeneswork/makingprotein/
4. The epigenetics of aging: What the body’s hands of time tell us [Internet]. National Institute on Aging. 2021 [cited 2023 Jan 29]. Available from: https://www.nia.nih.gov/news/epigenetics-aging-what-bodys-hands-time-tell-us
5. Weinhold B. Epigenetics: The Science of Change. Environ Health Perspect. 2006 Mar;114(3):A160–7.
6. Kandi V, Vadakedath S. Effect of DNA Methylation in Various Diseases and the Probable Protective Role of Nutrition: A Mini-Review. Cureus. 7(8):e309.
7. Heyn H, Li N, Ferreira HJ, Moran S, Pisano DG, Gomez A, et al. Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians. Proc Natl Acad Sci. 2012 Jun 26;109(26):10522–7.
8. Marcos-Pérez D, Saenz-Antoñanzas A, Matheu A. Centenarians as models of healthy aging: Example of REST. Ageing Res Rev. 2021 Sep 1;70:101392.
9. Abbott A. Europe to map the human epigenome. Nature. 2011 Sep 1;477(7366):518–518.
10.Brena RM, Huang THM, Plass C. Toward a human epigenome. Nat Genet. 2006 Dec;38(12):1359–60.
Trackbacks/Pingbacks