Epigenetika a vliv prostředí na expresi genů

Geny, které jsme zdědily, nezměníme. To ale neznamená, že všechny musí být stále stejně aktivní. A právě tady začíná fascinující svět epigenetiky. Možná jsme kdysi o genech přemýšlely jako o předem napsaném scénáři: Tohle jsem zdědila, taková jsem a s tím se nedá nic dělat.

Dnes víme, že skutečnost je mnohem zajímavější. DNA můžeme přirovnat ke knihovně, kterou jsme dostaly při narození. Knihy v ní zůstávají. Text uvnitř také. Ale ne všechny knihy se právě čtou. Některé jsou otevřené častěji, jiné méně. A to, které genetické informace buňka v určité chvíli využívá, ovlivňuje celá řada regulačních mechanismů. Právě jejich studiem se zabývá epigenetika.

Gen máme. Ale jak moc se projeví?

Gen obsahuje informaci. Aby ji však buňka mohla využít, musí se tato informace projevit – odborně říkáme exprimovat. A genová exprese není jednoduché ON/OFF. Aktivita některých genů může být zvýšena – mluvíme o upregulaci. Aktivita jiných může být snížena – o downregulaci.

Představ si zvukový mixážní pult. Jednotlivé geny jsou stále součástí našeho genetického vybavení, ale regulační mechanismy mohou u některých zesílit hlasitost a u jiných ji stáhnout. A navíc se nastavení může lišit podle toho, zda se právě díváme na buňku v mozku, svalech, játrech nebo třeba v imunitním systému. Právě proto není náš genetický příběh tak jednoduchý, jak by se mohlo zdát.

Genetická predispozice není totéž jako osud

Můžeme například zdědit genetickou variantu spojenou s vyšší pravděpodobností určitého onemocnění. To ale ještě nemusí znamenat, že onemocnění skutečně vznikne.

Predispozice znamená zvýšenou náchylnost, ne předem napsaný výsledek.

Do toho, co se nakonec projeví, mohou vstupovat další geny, věk, prostředí, životní styl, infekce, výživa, pohyb, stres a mnoho dalších faktorů. Genetika tedy může rozdat určité karty. Ale samotná hra je mnohem složitější.

Do rozhovoru mezi geny a prostředím vstupuje i stres

Tady se epigenetika začíná krásně propojovat s tím, o čem mluvíme v dalších částech Moudrosti ticha.

Když zažíváme stres, tělo na něj reaguje. Aktivuje se stresová odpověď, mění se hladiny hormonů a signálních molekul a buňky na tuto změnu prostředí odpovídají. Krátkodobě je to naprosto přirozený a užitečný mechanismus.

Jiné je to, pokud je organismus vystaven dlouhodobému stresu bez dostatečné možnosti obnovy. Výzkum ukazuje, že chronický stres může souviset také se změnami regulace genů zapojených do stresové odpovědi, zánětlivých procesů a fungování imunitního systému.

A tady je důležité jedno slovo: regulace.

Neznamená to, že každá nepříjemná myšlenka "zapne špatný gen". Znamená to, že naše tělo je jeden propojený systém a dlouhodobé prostředí, ve kterém buňky fungují, může ovlivňovat i způsob, jakým využívají genetickou informaci.

A co imunita?

Imunitní systém je krásným příkladem toho, jak dynamická genová exprese je. Když organismus rozpozná infekci nebo jiné ohrožení, imunitní buňky musí rychle reagovat.

Některé geny zvýší svou aktivitu. Začnou se vytvářet molekuly potřebné pro obrannou reakci. Jiné procesy jsou naopak utlumeny. A když nebezpečí pomine, systém potřebuje svou aktivitu opět regulovat, aby obranná reakce nepokračovala déle, než je potřeba.

Upregulace a downregulace tedy nejsou něco dobrého nebo špatného. Jsou součástí neustálé schopnosti organismu přizpůsobovat se tomu, co se právě děje.

Epigenetika je jedním z mostů mezi prostředím a biologií

Epigenetické mechanismy zahrnují například metylaci DNA nebo změny histonů – bílkovin, kolem kterých je DNA uspořádána. Nemusíme si pamatovat jejich názvy. Důležitější je princip.

Naše DNA není izolovaná od zbytku života. Buňky neustále přijímají informace o prostředí, ve kterém se nacházejí, a podle nich upravují svoji činnost.

Výživa. Pohyb. Spánek. Hormony. Stres. Nemoci. Věk. Sociální prostředí.

To všechno může různými cestami vstupovat do velmi složitého systému regulace genové exprese.

Neznamená to, že máme nad svými geny úplnou kontrolu. Ale znamená to, že geny a život nejsou dva oddělené světy.

A ještě jedna fascinující otázka: co si neseme od předchozích generací?

Výzkum epigenetiky otevřel také otázku, zda některé změny vyvolané prostředím mohou mít dopad i na další generace. U zvířat existují přesvědčivé příklady mezigeneračních a v některých případech transgeneračních epigenetických efektů. U lidí je situace mnohem složitější.

Studie populací vystavených hladomoru, válce nebo jiným extrémním podmínkám nacházejí souvislosti mezi zkušeností jedné generace a biologickými charakteristikami generací následujících. Oddělit epigenetický přenos od společného prostředí, životních podmínek, kultury a dalších vlivů je však u člověka obtížné.

Proto zatím nemůžeme jednoduše říct: "Neseme trauma svých předků v genech."

Můžeme ale říct, že věda stále podrobněji zkoumá, jak hluboko mohou zkušenosti prostředí zasahovat do biologických regulačních procesů a jak dlouho mohou některé jejich důsledky přetrvávat.

A to je samo o sobě fascinující.

Nejsme jen své geny

Epigenetika nám nepředává jednoduchý návod, jak převzít kontrolu nad svou biologií. Přináší něco možná důležitějšího. Ukazuje nám, že mezi větami "Všechno je dáno geny." a "Všechno můžeme změnit." existuje obrovský prostor.

Jsme výsledkem neustálého rozhovoru mezi genetickou výbavou, prostředím, zkušeností a biologickými procesy, které probíhají každou vteřinu našeho života. 

A možná právě proto stojí za to zajímat se o to,

v jakých podmínkách své tělo a mozek každý den necháváme žít.

Ne proto, abychom všechno dokonale kontrolovaly. Ale protože už víme, že prostředí, které vytváříme – uvnitř i kolem sebe – může mít význam.