Эпигенетика. Управляй своими генами

У мышей и крыс высоко жировое питание отцов приводило к аберрантному метилированию ДНК и профилю микроРНК у потомков мужского пола (Фулстон и др., 2013) и более низкому метилированию геноспецифической ДНК наряду с аберрантной экспрессией более 600 генов в поджелудочной железе у потомства женского пола соответственно.

2.3. Питание в раннем и взрослом возрасте – влияние на эпигенетические процессы

У новорожденных крыс, которые находились на высокоуглеводной диете, развилась инсулинорезистентность и ожирение во взрослом возрасте. Молекулярный анализ выявил повышенное метилирование ДНК в промоторе инсулин-чувствительного гена транспортера глюкозы (Glut4) и усиление рекрутирования MeCP₂ и DNMT, снижающее экспрессию Glut4 в скелетной мышце (Райчаудури и др., 2014).

Известно, что метилдефицитная диета вызывает гепатоцеллюлярную карциному (рак печени). В печени взрослых крыс, находящихся на диете с отсутствием метионина, фолата и холина, повышались уровни РНК MBD₂ и белка и снижались уровни белка MeСР₂ в печени in vivo (Эсфандиари и др., 2003). Уменьшение уровня MeСР₂ часто связано с раком печени. Кроме того, на ранних стадиях гепатоцеллюлярной карциномы у животных повышались уровни экспрессии MBD_1-3 и уровни белка MBD₁, MBD₂ и MBD₄ (Гошал и др. 2006).

С другой стороны, некоторые пищевые вещества способны предотвратить развитие заболеваний. Например, антоцианы и эллагитаннины являются защитными антиоксидантными и противовоспалительными соединениями, присутствующими в черных ягодах. Благотворное влияние на предраковые состояния толстой кишки было продемонстрировано у мышей, получавших 5 % от калорийности рациона в виде черных ягод.

Генетической моделью язвенного колита является нокаут по гену интерлейкина-10. Мыши, получавшие в питании черные ягоды, имели меньшую изъязвленность кишечника по сравнению с контрольной группой, не получавшей в питании антоцианы и эллагитанины (Ванг и др., 2013б). Кроме того, выводы авторов указывают на подавление аберрантных эпигенетических событий, так как происходит восстановление промоторного деметилирования генов опухолевого супрессора, вследствие чего повышается экспрессия мРНК.

Также уровни белков MBD₂, DNMT и HDAC были снижены в костном мозге мышей, получавших в питании черные ягоды с химически индуцированным язвенным колитом.

Генистеин, диетический изофлавон, имеет влияние на метилирование ДНК. Это было показано на специфических генах рака в клеточных культурах и на модельных животных (Жанг и Чен, 2011). Трансгенерационный эффект наблюдался от самок грызунов, питание которых включало генистеин. У потомства наблюдались изменения паттерна метилирования ДНК путем изменения цвета шерсти (Долиной и др., 2006).

В другой работе показано, что в клетках опухоли почек введение генистеина вызывало деметилирование промотора гена BTG3, часто гиперметилированного. Кроме того, лечение генистеином, введенным с деметилирующим агентом, привело к снижению активности DNMT и MBD₂, а также повышению активности HAT, что подтверждает эффективность кандидата для эпигенетической терапии (Маджид и др., 2009).

Полифенолы из фруктов и овощей также могут воздействовать на эпигенетические механизмы. Особый полифенол, полученный из зеленого чая, обладает эффектом, антиоксиданта и имеет противовоспалительные свойства. Анализ in vitro клеток рака предстательной железы, подвергшихся воздействию основных компонентов зеленого чая, показал снижение уровня мРНК и белка MBD₁, MBD₄ и MeСР₂ и изменение метилирования ДНК (Пандей и др., 2010).

Ресвератрол в основном содержится в черном винограде, но также встречается в нескольких растениях и является полифенолом, который, как известно, влияет на эпигенетику. Глушение экспрессии гена BRCA₁ из-за гиперметилирования промотора является находкой при раке молочной железы. Исследования in vitro показали, что введение ресвератрола снижает метилирование BRCA₁ и, следовательно, набор DNMT и MBD₂ (Папустис и др., 2012).

Куркумин из куркумы также обладает антиоксидантным и противовоспалительным действием. Защитные эффекты куркумина были обнаружены в стимуляции деления нервных стволовых клеток в гиппокампе, что благоприятно для неврологических функций, а также куркумин предотвращал сердечно-сосудистые риски (Аггарвал и Харикумар, 2009).

Мутация гена MeСР₂ у модельных животных связана с неврологическими нарушениями и изменениями в эндотелии (внутренняя выстилка) сосудов. Эти изменения, а также патологические стереотипные движения, характерные для больного животного, были частично обращены вспять введением куркумина, тем самым уменьшая проблемы с сосудами и кровообращением (Панигини и др., 2013).