دکتر اوغولجان اوزدمیرجراح قلب و عروق
زندگی سالم · اپی‌ژنتیک

HDAC، بوتیرات و ژل رویال

هر سلول بدن ما ژن‌های یکسانی دارد. آنچه یک سلول را از سلول دیگر متمایز می‌کند این است که کدام ژن‌ها روشن و کدام خاموش نگه داشته می‌شوند. زنبورهای عسل این اثر تغذیه را از همه روشن‌تر نشان می‌دهند.

نوبت‌گیری و تماس
زنبور کارگر و زنبور ملکه با بدن بلندتر در کنار هم
زنبور کارگر (چپ) و زنبور ملکه (راست). هر دو ژن‌های یکسانی دارند؛ غذایی که در مرحله لارو دریافت می‌کنند تعیین می‌کند چگونه رشد کنند.

ژن‌های یکسان، نتیجه متفاوت

بخشی از کنترل اینکه کدام ژن‌ها روشن شوند توسط نشانه‌های شیمیایی کوچک روی پروتئین‌های هیستون انجام می‌شود که DNA دور آن‌ها پیچیده شده است. وقتی یک گروه استیل به هیستون اضافه می‌شود، DNA شل می‌شود و ژن قابل خوانده شدن می‌شود. آنزیم‌هایی به نام هیستون داستیلازها (HDAC) این گروه‌های استیل را برمی‌دارند که DNA را فشرده‌تر و ژن را خاموش می‌کند. بنابراین HDACها را می‌توان به دکمه کنترل صدا برای ژن‌ها تشبیه کرد.

ژن‌های یکسان، نتیجه متفاوت

پیامی از روده: بوتیرات

بوتیرات یک اسید چرب زنجیره کوتاه است که وقتی باکتری‌های روده بزرگ فیبر غذا را تخمیر می‌کنند ساخته می‌شود. این ماده منبع اصلی انرژی برای سلول‌های پوشاننده روده بزرگ است. مطالعات آزمایشگاهی نشان داده‌اند که بوتیرات آنزیم‌های HDAC را مهار می‌کند؛ جالب اینکه این اثر تنها حدود 2 درصد از ژن‌ها را تغییر می‌دهد. رژیم غنی از فیبر ساده‌ترین راه برای تغذیه باکتری‌هایی است که بوتیرات تولید می‌کنند. برای جزئیات بیشتر به صفحه فلور روده مراجعه کنید.

سهم ژن‌هایی که با مهار آنزیم‌های HDAC توسط بوتیرات تغییر می‌کنند تنها حدود

0%

است؛ بنابراین این اثر بسیار انتخابی است.

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

ناشتایی و کتون‌ها

ناشتایی و کتون‌ها

وقتی مدت طولانی از غذا خودداری شود یا کربوهیدرات‌ها به‌شدت کاهش یابند، کبد از چربی‌ها اجسام کتونی می‌سازد. مهم‌ترین آن‌ها، بتا-هیدروکسی‌بوتیرات، از نظر ساختاری بسیار شبیه به بوتیرات است که باکتری‌های روده می‌سازند و آن نیز یک مهارکننده HDAC است. در یک مطالعه روی موش‌ها، ناشتایی، محدودیت کالری یا بتا-هیدروکسی‌بوتیرات داده‌شده از بیرون، استیلاسیون هیستون را در بافت‌ها افزایش داد و ژن‌های محافظ در برابر استرس اکسیداتیو (FOXO3A و MT2) را روشن کرد. این یافته نشان می‌دهد که زمان و میزان غذا خوردن ما ممکن است بر نحوه استفاده از ژن‌هایمان اثر بگذارد. با این حال، اثر این سازوکار بر سلامت هنوز در انسان نشان داده نشده است. برای جزئیات به صفحه طول عمر متابولیک مراجعه کنید.

بروکلی و سولفورافان

بروکلی و سولفورافان

بروکلی و به‌ویژه سولفورافان موجود در جوانه بروکلی در مطالعات آزمایشگاهی آنزیم‌های HDAC را مهار کرده است. در یک مطالعه کوچک روی داوطلبان سالم، افرادی که جوانه تازه بروکلی خوردند کاهش فعالیت HDAC را در سلول‌های خونی خود نشان دادند، در حالی که افرادی که کپسولی با همان مقدار از این ترکیب، اما بدون آنزیم گوارشی مصرف کردند چنین اثری نشان ندادند. پس سبزی تازه و مکمل یکسان نیستند. مطالعه دیگری نشان داد که مقادیر زیاد جوانه بروکلی ممکن است بر نواحی ناخواسته ژنی هم اثر بگذارد. به همین دلیل توصیه، مکمل نیست؛ بلکه خوردن منظم سبزی‌هایی مانند بروکلی، کلم و گل‌کلم است.

ورزش و عضله

ورزش و عضله

ورزش نیز نحوه تنظیم ژن‌ها را تغییر می‌دهد. در داوطلبان سالم، طی 60 دقیقه دوچرخه‌سواری، آنزیم‌های HDAC4 و HDAC5 از هسته سلول‌های عضله خارج شدند و فشار روی ژن‌ها برداشته شد. این فرایند توسط مولکول‌های پیام‌رسانی مانند AMPK کنترل می‌شود که با کاهش انرژی هنگام ورزش فعال می‌شوند. این یکی از سازوکارهایی است که تحرک منظم به کمک آن در طول زمان نحوه مصرف قند و چربی توسط عضله را بهبود می‌بخشد. عضلات پا همچنین خون را از وریدها به قلب پمپ می‌کنند، بنابراین تحرک برای سلامت وریدها هم اهمیت دارد. برای جزئیات به صفحه تحرک و ورزش مراجعه کنید.

در داوطلبان سالم،

0دقیقه

دوچرخه‌سواری آنزیم‌های HDAC4 و HDAC5 را از هسته سلول‌های عضله خارج کرد.

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

زنبور ملکه و زنبور کارگر

در زنبور عسل، ملکه و کارگر از نظر ژنتیکی قابل تشخیص نیستند. با این حال ملکه بارور است، بزرگ‌تر است و بسیار طولانی‌تر زندگی می‌کند. این تفاوت با غذایی که در مرحله لاروی داده می‌شود ایجاد می‌شود: لاروی که قرار است ملکه شود با مقدار زیادی ژل رویال تغذیه می‌شود.

با ژن‌های یکسان، زنبور ملکه حدود

0برابر

بیشتر از زنبور کارگر تابستان عمر می‌کند.

زنبور ملکه به‌طور میانگین 1 تا 2 سال عمر می‌کند؛ زنبور کارگر در تابستان به‌طور میانگین 15 تا 38 روز (در زمستان 150 تا 200 روز). ارقام میانگین هستند.
Remolina SC, Hughes KA. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4

شواهد قوی وجود دارد که این تفاوت اپی‌ژنتیک است، نه ژنتیک. مهار Dnmt3، آنزیمی که در لاروها نشانه‌های متیل را به DNA اضافه می‌کند، اثری مشابه تغذیه با ژل رویال ایجاد کرد و بیشتر لاروها به ملکه‌هایی با تخمدان‌های کاملاً رشدیافته تبدیل شدند. افزون بر این، نشان داده شده است که 10-هیدروکسی-2-دسنوئیک اسید (10-HDA) که تا 5 درصد وزن ژل رویال را تشکیل می‌دهد، HDAC را مهار می‌کند و پیشنهاد شده است که این ممکن است در تغییر کاست نقش داشته باشد.

ژن‌های یکسان، سرنوشت متفاوت.

رویالاکتین: پروتئینی که ملکه می‌سازد؟

رویالاکتین پروتئینی حدود 57 kDa است که در ژل رویال یافت می‌شود. در سال 2011 گزارش شد که این پروتئین اندازه بدن و رشد تخمدان را در لاروها افزایش داد و زمان رشد را کوتاه کرد. اما در سال 2016 گروه پژوهشی دیگری نتوانست این نتیجه را تکرار کند. امروزه تصور می‌شود رشد ملکه نه به یک پروتئین واحد، بلکه به چند جزء ژل رویال همراه با مقدار غذا وابسته است. این بحث نمونه خوبی است که نشان می‌دهد چرا نباید یک یافته چشمگیر را پیش از تکرار شدن قطعی پذیرفت.

رسوراترول و سیرتوئین‌ها

انگور قرمز. رسوراترول بیشتر در انگور قرمز یافت می‌شود.

به پوست نزدیک‌تر شوید. بیشتر رسوراترول در پوست انگور است.

مولکول رسوراترول. یک ترکیب گیاهی کوچک دوحلقه‌ای؛ ارتباط آن با آنزیم‌های سیرتوئین هنوز در دست مطالعه است.

سیرتوئین‌ها شاخه‌ای از خانواده HDAC هستند که با NAD+ یعنی مولکول انرژی سلول کار می‌کنند و به همین دلیل وضعیت انرژی سلول را به تنظیم ژن‌ها پیوند می‌دهند. در سال 2003 نشان داده شد که رسوراترول موجود در پوست انگور قرمز سیرتوئین‌ها را فعال می‌کند و عمر سلول‌های مخمر را طولانی می‌کند. در سال‌های بعد استدلال شد که این اثر ممکن است ناشی از روش اندازه‌گیری باشد و سپس یک سازوکار فعال‌سازی واقعی در شرایط خاص توصیف شد.

شواهد در انسان ضعیف است. یک مرور کاکرین بر مطالعات در بزرگسالان مبتلا به دیابت نوع 2 تنها سه مطالعه کوتاه‌مدت با مجموع 50 شرکت‌کننده یافت و نتیجه گرفت که شواهد کافی برای تصمیم‌گیری درباره فایده یا زیان رسوراترول وجود ندارد. شراب قرمز به‌عنوان منبع رسوراترول توصیه نمی‌شود: مقدار آن در شراب کم است و زیان‌های الکل بر هر فایده احتمالی می‌چربد.

لاکتوفرین: پروتئینی محافظ در شیر

لاکتوفرین پروتئینی متصل‌شونده به آهن است که به مقدار زیاد در شیر انسان و گاو، به‌ویژه در آغوز یعنی نخستین شیر، یافت می‌شود. اثرات آن علیه میکروب‌ها و توانایی‌اش در تنظیم سیستم ایمنی در آزمایشگاه به‌خوبی توصیف شده است. در انسان نتایج ترکیبی است. یک متاآنالیز 25 مطالعه نشان داد که اینترلوکین-6، یک نشانگر التهابی، در بزرگسالان کاهش یافت اما CRP تغییری نکرد؛ عفونت‌های تنفسی در کودکان کاهش یافت اما در بزرگسالان نه. یک مطالعه تصادفی بزرگ روی 2,203 نوزاد بسیار نارس نشان داد که لاکتوفرین خطر عفونت را کاهش نداد. شواهد درباره ارتباط آن با سفتی شریان‌ها در انسان هنوز محدود است.

این برای مردم چه معنایی دارد؟

مثال زنبور مدل چشمگیری است از اینکه تغذیه چگونه می‌تواند نحوه استفاده از ژن‌ها را تغییر دهد، اما فقط یک قیاس است. شواهد بالینی کافی برای نشان دادن اینکه مکمل‌های ژل رویال، بوتیرات، رسوراترول یا لاکتوفرین پیری را کند می‌کنند یا از بیماری عروقی در انسان پیشگیری می‌کنند وجود ندارد. در حال حاضر قابل‌اعتمادترین رویکرد، رژیم متعادل و غنی از فیبر است که باکتری‌های روده را تغذیه کند، به‌علاوه فعالیت بدنی منظم و خواب کافی. افرادی که به فرآورده‌های زنبور حساسیت دارند یا آسم دارند، پیش از مصرف ژل رویال باید با پزشک خود صحبت کنند.

منابع

  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

این صفحه فقط جنبه اطلاع‌رسانی دارد؛ تشخیص و درمان نیازمند معاینه است.

صفحات مرتبط