Ślad przeszłości

Mariusz Gogól

GN 45/2022 |

publikacja 10.11.2022 00:00

Coraz więcej badań naukowych wskazuje, że matka może dać rozwijającemu się w jej łonie dziecku coś więcej niż tylko geny. To, co dotyka spodziewającą się potomstwa kobietę, zostawia ślad w materiale genetycznym młodego człowieka.

Ślad przeszłości istockphoto

Jeśli matka nie prowadzi zdrowego trybu życia, np. nieprawidłowo się odżywia, stosuje używki czy żyje w ciągłym stresie, u jej dziecka mogą wystąpić długofalowe problemy zdrowotne. Co ciekawe, obserwuje się je nie tylko w pierwszym pokoleniu, lecz także u wnuków. A czy wpływ doświadczeń i warunków życia ojca może nieść podobne skutki? O jakie zmiany w DNA chodzi? Czy ta wiedza coś zmienia?

Nowe życie

Przez pierwsze 12 godzin po zapłodnieniu widoczna jest tylko pojedyncza komórka. W ciągu następnych 45 godzin pojawiają się zaledwie cztery. Z pozoru natura się nie spieszy. W końcu jednak systematyczne podziały komórkowe doprowadzają do powstania coraz bardziej złożonego nowego organizmu. Po 6–7 dniach, w momencie przyłączenia się do wyściółki macicy, zarodek ma już rozmiar główki od szpilki. Budują go setki komórek, które rozwijają się na podstawie przekazanych w połowie przez ojca, a w połowie przez matkę genów. To jednak dopiero początek procesów, które zostaną ukończone po kilkudziesięciu tygodniach ciąży.

Równy podział genów nie oznacza, że dziecko w trakcie rozwoju stanie się w połowie podobne do jednego, a w połowie do drugiego rodzica. Sprawa jest znacznie bardziej skomplikowana. W uproszczeniu można powiedzieć, że część genów danego rodzica jest słabsza, a część silniejsza. Informacja genetyczna o budowie białek zostanie wykorzystana tylko z tych drugich. Czasem jednak silniejsze geny zostają „wyciszone” i wtedy uaktywniają się te słabsze. W efekcie powstaje mozaika cech, w której można zauważyć również niewidoczne u rodziców cechy dziadków.

Dobra i zła zależność

Każda tworzona w trakcie rozwoju komórka otrzymuje od matki hormony, składniki odżywcze czy witaminy, niezbędne w procesie formowania się organów. Potrzebne substancje dostają się do płodu przez łożysko – przejściowy narząd, który umożliwia rozwój dziecka w łonie matki. Wytworzona fizjologiczno-anatomiczna zależność nie przynosi jednak wyłącznie pozytywnych skutków. Łożysko jest bowiem przepuszczalne także dla szkodliwych związków chemicznych, których obecność może powodować negatywne konsekwencje.

Niekorzystny wpływ w czasie tworzenia narządów młodego człowieka mają m.in. niezdrowe nawyki, jak palenie papierosów. Dym tytoniowy zawiera wiele toksycznych substancji. Negatywnie na nowe życie oddziałuje także stres czy nieprawidłowa dieta matki.

Programowanie płodowe

Jedno z pierwszych badań dotyczące wpływu niesprzyjających warunków życia ciężarnej matki na zdrowie dzieci opisano po tzw. głodowej zimie. Było to na przełomie 1944 i 1945 roku. W okupowanej Holandii z powodu trudności w dostarczaniu produktów spożywczych nastał czas głodu. Dzienna dawka kalorii przypadająca na osobę wynosiła wówczas zaledwie 400–750 kcal. Zauważono, że dzieci kobiet doświadczających niedożywienia obarczone są większym ryzykiem choroby niedokrwiennej serca, cukrzycy typu 2, otyłości, a nawet borykają się z problemami psychicznymi. Te negatywne konsekwencje to efekt programowania płodowego. Koncepcja ta głosi, że pewne czynniki, działając na wczesnym etapie życia dziecka, mogą przynieść długofalowe, widoczne długo po narodzinach zmiany w jego organizmie.

Na przykład gdy w trakcie ciąży płód nie otrzymuje dostatecznych ilości składników odżywczych, zaczyna przystosowywać się do niekomfortowej sytuacji. Inaczej zarządza tym, co otrzymuje wraz z krwią matki. W pierwszej kolejności zaspokajane są potrzeby najważniejszych formowanych narządów, czyli serca i mózgu. Z powodu mniejszej podaży składników odżywczych potrzeby komórek innych organów zepchnięte są na dalszy plan. W rezultacie te dzielą się wolniej. Płód „programuje się” w taki sposób, aby oszczędzać energię, która jest wówczas odkładana w postaci tłuszczu. Może to powodować w przyszłości nadmierną masę ciała.

Jak do tego dochodzi?

Materiał genetyczny to długa nić nawinięta na białkowe korale zwane histonami. Dzięki takiemu upakowaniu cząsteczki o długości aż 2 metrów mieszczą się w niewielkich jądrach komórkowych. Materiał genetyczny jest jak książka kucharska z wieloma przepisami. Mimo tego, że DNA w każdej komórce jest identyczny, nie każda z komórek będzie wykorzystywać te same „przepisy”. Wynika to ze wspomnianego wcześniej aktywowania i wyciszania genów. Wybiórcze wykorzystywanie „przepisów” zapisanych w genach możliwe jest dzięki modyfikacjom chemicznym w obrębie DNA i towarzyszących im białek. Zmiany polegają na dodawaniu i odejmowaniu „chemicznych chorągiewek”, które wskazują, czy z „przepisu” korzystać, czy też nie. Dzięki temu na bazie tego samego DNA można stworzyć zróżnicowane komórki. Dzięki odpowiednim regulacjom te budujące serce wyglądają inaczej niż komórki wątroby, a komórki skóry inaczej niż siatkówka oka. Niestety wspomniane wcześniej czynniki środowiskowe również mogą zmieniać ułożenie chemicznych chorągiewek, co odbija się negatywnie na zdrowiu dziecka.

W jednym z badań naukowcy poprosili spodziewające się dziecka matki o wypełnienie kwestionariuszy żywieniowych. Następnie zestawili je z wynikami badania DNA w krwi pępowinowej i ilości tłuszczu u dzieci, gdy te miały 6 i 9 lat. W ten sposób ukazano powiązania między zbyt obfitą dietą, ilością tłuszczu u dziecka i wskaźnikiem masy ciała a modyfikacjami DNA w obrębie jednego z genów. Był to gen związany z tworzeniem komórek tłuszczowych, wrażliwością na insulinę i przemianami tłuszczów. Inne badania ujawniły także negatywny wpływ braku aktywności fizycznej, depresji czy infekcji.

Dalekie konsekwencje

Może się to wydawać dość zaskakujące, ale negatywne czynniki takie jak głód mogą mieć także wpływ na zdrowie wnucząt ciężarnych kobiet. Ten dość nieprawdopodobny efekt jest de facto prosty do wyjaśnienia. W każdym płodzie płci żeńskiej znajdują się zaczątki komórek, z których finalnie powstaną kiedyś komórki jajowe. Czynniki środowiska, na które narażona jest ciężarna kobieta, oddziałują również na te komórki, które dadzą początek trzeciemu pokoleniu. Według badań w taki właśnie sposób z babci na wnuki może być przenoszona tendencja do otyłości, ale również konsekwencje stresu, który babcia przeżywała w trakcie ciąży. Taki stres prenatalny może negatywnie wpływać między innymi na rozwój układu nerwowego.

Od pewnego czasu naukowcy doszukują się także wpływu życia i doświadczeń życiowych ojca na jego potomstwo. Dane z badań wskazują, że palenie papierosów przez dziadków zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia otyłości u wnuków. Ponadto doświadczenie głodu u dziadków ze strony ojca ma wpływ nie tylko na otyłość, lecz także na choroby układu krążenia. Efekt jest widoczny w drugim pokoleniu.

Co możemy zrobić?

Wszystkie podane przykłady wynikają z badań i obserwacji ludzi. Doświadczeń potwierdzających wpływ epigenetyki na życie organizmu, prowadzonych na podstawie testów na zwierzętach, jest jeszcze więcej. Być może wiedza na temat modyfikacji DNA pomoże w przyszłości z dużym wyprzedzeniem podjąć leczenie, kiedy objawy choroby nie są jeszcze dobrze widoczne. Przecież już dziś terapia niektórych nowotworów bazuje właśnie na wiadomościach z dziedziny epigenetyki.

Wprawdzie środowisko może negatywnie wpłynąć na zdrowie potomstwa, jednak ludzie mogą przynajmniej po części odwracać ten efekt. Na przykład u dzieci matek, które po operacyjnym leczeniu otyłości poprawiły dietę, zmieniła się modyfikacja ponad 5500 genów w porównaniu z dziećmi urodzonymi przed operacją. Według autorów badania zmiany te pomagają w zapobieganiu ciężkiej otyłości u potomstwa.•

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.