د. أوغولجان أوزدميرجرّاح القلب والأوعية الدموية
حياة صحية · علم فوق الجينات

HDAC والبيوتيرات وغذاء الملكات

تحمل كل خلية في أجسامنا الجينات نفسها. ما يميز خلية عن أخرى هو الجينات التي تبقى نشطة وتلك التي تبقى مُسكتة. ويُظهر النحل العسلي أوضح صورة لتأثير التغذية في هذا الضبط.

الموعد والتواصل
شغالة من النحل وملكة أطول جسماً متجاورتين
شغالة النحل (يساراً) وملكة النحل (يميناً). تحمل الاثنتان الجينات نفسها؛ أما الغذاء الذي تتلقاه في طور اليرقة فيحدد كيف تنمو.

جينات واحدة ونتيجة مختلفة

يتحكم في تفعيل الجينات جزئياً وسم كيميائية صغيرة على البروتينات النووية (الهستونات) التي يلتف حولها الحمض النووي. عند إضافة مجموعة أسيتيل إلى الهستون، ينفرج الحمض النووي ويمكن قراءة الجين. وتعمل إنزيمات تسمى إزالة الأسيتيل من الهستونات (HDAC) على إزالة مجموعات الأسيتيل هذه، فيلتف الحمض النووي بإحكام ويُسكت الجين. ولذلك يمكن تشبيه إنزيمات HDAC بمفتاح يتحكم في مستوى صوت الجينات.

جينات واحدة ونتيجة مختلفة

إشارة قادمة من الأمعاء: البيوتيرات

البيوتيرات حمض دهني قصير السلسلة يتكون عندما تخمّر البكتيريا في القولون الألياف الغذائية. وهو المصدر الرئيسي للطاقة لخلايا بطانة جدار الأمعاء. وتُظهر الدراسات المخبرية أن البيوتيرات تثبط إنزيمات HDAC؛ ومن اللافت أن هذا التأثير يغيّر نحو 2 في المئة فقط من الجينات. ويُعد النظام الغذائي الغني بالألياف أبسط طريقة لتغذية البكتيريا التي تنتج البيوتيرات. لمزيد من التفاصيل، راجع صفحة فلورا الأمعاء.

نسبة الجينات التي تتغير عندما يثبط البيوتيرات إنزيمات HDAC لا تتجاوز نحو

0%

أي أن التأثير انتقائي جدًا.

Davie JR. J Nutr 2003;133(7 Suppl):2485S-2493S. doi:10.1093/jn/133.7.2485S

الصيام والكيتونات

الصيام والكيتونات

عندما يُمتنع عن الطعام لفترة طويلة، أو تُقلَّل الكربوهيدرات بشدة، ينتج الكبد من الدهون أجسامًا كيتونية. أهمها بيتا هيدروكسي بيوتيرات، وهو يشبه في بنيته البيوتيرات التي تُنتجها بكتيريا الأمعاء، وهو أيضًا مثبِّط لإنزيمات HDAC. وفي دراسة على الفئران، رفع الصيام وتقييد السعرات وبيتا هيدروكسي بيوتيرات المُعطى من الخارج من أسيلة الهستونات في الأنسجة، وفعّلت جينات تحمي من الإجهاد التأكسدي (FOXO3A وMT2). وتشير هذه النتيجة إلى أن توقيت الطعام وكميته قد يؤثران في طريقة استخدام جيناتنا. غير أن انعكاس هذه الآلية على صحة الإنسان لم يُثبت بعد. للتفاصيل، انظر صفحة طول العمر الأيضي.

البروكلي والسلفورافان

البروكلي والسلفورافان

ثبّط البروكلي، وخاصة مادة السلفورافان الموجودة في نبتاته، إنزيمات HDAC في الدراسات المخبرية. وفي دراسة صغيرة على متطوعين أصحاء، انخفض نشاط HDAC في خلايا الدم لدى من تناولوا نبتات البروكلي الطازجة، بينما لم يظهر هذا الأثر لدى من تناولوا كبسولة تحتوي على الكمية نفسها من المادة دون الإنزيم الهضمي. فالخضار الطازجة والمكمّل ليسا شيئًا واحدًا. ووجدت دراسة أخرى أن كميات كبيرة من نبتات البروكلي قد تؤثر أيضًا في مناطق جينية غير مقصودة. لذلك فالتوصية ليست بالمكمّلات، بل بإدراج خضار مثل البروكلي والملفوف والقرنبيط في الغذاء بانتظام.

التمرين والعضلات

التمرين والعضلات

والتمرين أيضًا يغيّر تنظيم الجينات. ففي متطوعين أصحاء، خرج إنزيما HDAC4 وHDAC5 من نواة خلايا العضلات خلال 60 دقيقة من ركوب الدراجة، فارتفع الكبح المفروض على الجينات. وتضبط هذه العملية جزيئات إشارية مثل AMPK، التي تنشط عندما تنخفض الطاقة أثناء المجهود. وهي إحدى الآليات التي يحسّن بها النشاط المنتظم استخدام السكر والدهون في العضلة مع الوقت. كما تضخ عضلات الساقين الدم من الأوردة عائدًا إلى القلب، لذا فللحركة أهمية في صحة الأوردة أيضًا. للتفاصيل، انظر صفحة الحركة والتمارين.

لدى متطوعين أصحاء، أخرجت

0دقيقة

من ركوب الدراجة إنزيمي HDAC4 وHDAC5 من نواة الخلايا العضلية.

McGee SL et al. J Physiol 2009;587(Pt 24):5951-5958. doi:10.1113/jphysiol.2009.181065

ملكة النحل وشغالاته

في النحل العسلي، لا يمكن تمييز الملكات والشغالات وراثياً. ومع ذلك، فالملكة خصبة وأكبر حجماً وتعيش أطول بكثير. ويصنع الفرق الغذاء المقدَّم في مرحلة اليرقة: فاليرقة المقدّرة لأن تصبح ملكة تتلقى كميات كبيرة من غذاء الملكات.

مع الجينات نفسها، تعيش ملكة النحل نحو

0ضعف

من عمر شغالة النحل في الصيف.

تعيش الملكة في المتوسط من سنة إلى سنتين؛ وتعيش الشغالة في الصيف في المتوسط من 15 إلى 38 يوماً (من 150 إلى 200 يوم في الشتاء). هذه قيم متوسطة.
Remolina SC, Hughes KA. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4

توجد أدلة قوية على أن هذا الفرق فوق جيني وليس وراثياً. فقد أدى تثبيط Dnmt3، وهو الإنزيم الذي يضع علامات ميثلة الحمض النووي في اليرقات، إلى تأثير شبيه بإعطاء غذاء الملكات، وتطورت معظم اليرقات إلى ملكات ذات مبايض متطورة. كما تبين أن حمض 10-هيدروكسي-2-ديسينويك (10-HDA)، الذي يشكل حتى 5 في المئة من وزن غذاء الملكات، يثبط إنزيمات HDAC، وقد اقتُرح أن ذلك قد يسهم في تغيّر الطائفة.

جينات واحدة، ومصير مختلف.

الرويالاكتين: البروتين الذي يصنع الملكة؟

الرويالاكتين بروتين يبلغ وزنه نحو 57 كيلو دالتون يوجد في غذاء الملكات. في عام 2011 أُفيد بأن هذا البروتين يزيد حجم الجسم وتطور المبايض لدى اليرقات ويقصّر مدة النمو. لكن في عام 2016 لم تتمكن مجموعة بحثية أخرى من تكرار هذه النتيجة. ويُعتقد اليوم أن تطور الملكة لا يعتمد على بروتين واحد، بل على عدة مكونات في غذاء الملكات معاً مع كمية الغذاء. ويوضح هذا الجدل لماذا لا ينبغي اعتبار نتيجة لافتة واحدة قطعية قبل تكرارها.

الريسفيراترول والسيرتوينات

العنب الأحمر. يوجد الريسفيراترول بشكل رئيسي في العنب الأحمر.

اقترب من القشرة. يتركز معظم الريسفيراترول في قشرة العنب.

جزيء الريسفيراترول. مركّب نباتي صغير بحلقتين، ولا تزال علاقته بإنزيمات السيرتوين قيد الدراسة.

السيرتوينات فرع من عائلة HDAC يعمل مع NAD+، جزيء الطاقة في الخلية؛ ولهذا فهي تربط الحالة الطاقية للخلية بتنظيم الجينات. وفي عام 2003 أُظهر أن الريسفيراترول، الموجود في قشرة العنب الأحمر، ينشّط السيرتوينات ويطيل عمر خلايا الخميرة. وفي السنوات التالية جرى النقاش حول احتمال أن يعود هذا التأثير إلى طريقة القياس، ثم وُصفت لاحقاً آلية تنشيط حقيقية في ظروف محددة.

أما لدى الإنسان فالأدلة ضعيفة. فقد وجدت مراجعة Cochrane لدراسات على بالغين مصابين بالسكري من النوع 2 ثلاث دراسات قصيرة فقط بمجموع 50 مشاركاً، وخلصت إلى أنه لا توجد أدلة كافية للحكم على وجود فائدة أو ضرر للريسفيراترول. ولا يُنصح بالنبيذ الأحمر كمصدر للريسفيراترول، فكميته فيه قليلة، وأضرار الكحول تفوق أي فائدة محتملة.

اللاكتوفيرين: بروتين وقائي في الحليب

اللاكتوفيرين بروتين يرتبط بالحديد، ويوجد بكثرة في حليب الإنسان والبقر، وبخاصة في اللبأ، وهو أول حليب. وقد وُصفت تأثيراته ضد الميكروبات وقدرته على تنظيم الجهاز المناعي جيداً في المختبر. أما لدى البشر فالنتائج متباينة: فقد وجد تحليل تجميعي لـ25 دراسة انخفاض الإنترلوكين-6، وهو مؤشر التهابي، لدى البالغين مع بقاء بروتين CRP دون تغيير؛ وانخفضت التهابات الجهاز التنفسي لدى الأطفال ولم تنخفض لدى البالغين. ولم تُظهر دراسة عشوائية واسعة شملت 2203 من الرضع الخدج أن اللاكتوفيرين يقلل خطر العدوى. أما الأدلة على علاقته بتصلب الشرايين لدى البشر فما زالت محدودة.

ماذا يعني هذا للإنسان؟

يُعد مثال النحل نموذجاً لافتاً لكيفية تغيير التغذية لطريقة استخدام الجينات، لكنه مجرد تشبيه. فلا توجد أدلة سريرية كافية تثبت أن مكملات غذاء الملكات أو البيوتيرات أو الريسفيراترول أو اللاكتوفيرين تبطئ الشيخوخة أو تمنع أمراض الأوعية لدى الإنسان. والطريق الأكثر موثوقية حالياً هو نظام غذائي متوازن غني بالألياف يغذي بكتيريا الأمعاء، ونشاط بدني منتظم، ونوم كافٍ. ويجب على من لديهم حساسية من منتجات النحل أو الربو أن يستشيروا طبيبهم قبل استخدام غذاء الملكات.

المراجع

  1. Davie JR. Inhibition of histone deacetylase activity by butyrate. J Nutr 2003;133(7 Suppl):2485S-2493S. doi:10.1093/jn/133.7.2485S
  2. Kucharski R et al. Nutritional control of reproductive status in honeybees via DNA methylation. Science 2008;319(5871):1827-1830. doi:10.1126/science.1153069
  3. Spannhoff A et al. Histone deacetylase inhibitor activity in royal jelly might facilitate caste switching in bees. EMBO Rep 2011;12(3):238-243. doi:10.1038/embor.2011.9
  4. Kamakura M. Royalactin induces queen differentiation in honeybees. Nature 2011;473(7348):478-483. doi:10.1038/nature10093
  5. Buttstedt A et al. Royalactin is not a royal making of a queen. Nature 2016;537(7621):E10-E12. doi:10.1038/nature19349
  6. Remolina SC, Hughes KA. Evolution and mechanisms of long life and high fertility in queen honey bees. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4
  7. Howitz KT et al. Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan. Nature 2003;425(6954):191-196. doi:10.1038/nature01960
  8. Pacholec M et al. SRT1720, SRT2183, SRT1460, and resveratrol are not direct activators of SIRT1. J Biol Chem 2010;285(11):8340-8351. doi:10.1074/jbc.M109.088682
  9. Hubbard BP et al. Evidence for a common mechanism of SIRT1 regulation by allosteric activators. Science 2013;339(6124):1216-1219. doi:10.1126/science.1231097
  10. Jeyaraman MM et al. Resveratrol for adults with type 2 diabetes mellitus. Cochrane Database Syst Rev 2020;1:CD011919. doi:10.1002/14651858.CD011919.pub2
  11. Berthon BS et al. Effect of lactoferrin supplementation on inflammation, immune function, and prevention of respiratory tract infections in humans. Adv Nutr 2022;13(5):1799-1819. doi:10.1093/advances/nmac047
  12. ELFIN trial investigators group. Enteral lactoferrin supplementation for very preterm infants. Lancet 2019;393(10170):423-433. doi:10.1016/S0140-6736(18)32221-9
  13. Chen C et al. The role of lactoferrin in atherosclerosis. Biometals 2023;36(3):509-519. doi:10.1007/s10534-022-00441-1
  14. Shimazu T et al. Suppression of oxidative stress by β-hydroxybutyrate, an endogenous histone deacetylase inhibitor. Science 2013;339(6116):211-214. doi:10.1126/science.1227166
  15. Myzak MC et al. A novel mechanism of chemoprotection by sulforaphane: inhibition of histone deacetylase. Cancer Res 2004;64(16):5767-5774. doi:10.1158/0008-5472.CAN-04-1326
  16. Clarke JD et al. Comparison of isothiocyanate metabolite levels and histone deacetylase activity in human subjects consuming broccoli sprouts or broccoli supplement. J Agric Food Chem 2011;59(20):10955-10963. doi:10.1021/jf202887c
  17. Baier SR et al. Off-target effects of sulforaphane include the derepression of long terminal repeats through histone acetylation events. J Nutr Biochem 2014;25(6):665-668. doi:10.1016/j.jnutbio.2014.02.007
  18. McGee SL et al. Exercise-induced histone modifications in human skeletal muscle. J Physiol 2009;587(Pt 24):5951-5958. doi:10.1113/jphysiol.2009.181065

هذه الصفحة لأغراض إعلامية فقط؛ التشخيص والعلاج يتطلبان فحصاً طبياً.

صفحات ذات صلة