დოქტორი ოღულჯან ოზდემირიგულ-სისხლძარღვთა ქირურგი
ჯანსაღი ცხოვრება · ეპიგენეტიკა

HDAC, ბუტირატი და ფუტკრის რძე

ჩვენი ორგანიზმის ყველა უჯრედს ერთი და იგივე გენები აქვს. ერთ უჯრედს მეორისგან ის განასხვავებს, რომელი გენებია ჩართული და რომელი გამორთული. კვების ამ გავლენას ყველაზე თვალსაჩინოდ თაფლის ფუტკრები აჩვენებს.

ჩაწერა და კონტაქტი
მუშა ფუტკარი და მასზე გრძელი სხეულის მქონე დედოფალი ფუტკარი გვერდიგვერდ
მუშა ფუტკარი (მარცხნივ) და დედოფალი ფუტკარი (მარჯვნივ). ორივეს ერთი და იგივე გენები აქვს; ლარვის სტადიაზე მიღებული საკვები განსაზღვრავს, როგორ განვითარდებიან.

ერთი და იგივე გენები, განსხვავებული შედეგი

იმის კონტროლის ნაწილი, რომელი გენებია ჩართული, ხორციელდება პატარა ქიმიური ნიშნებით ჰისტონურ ცილებზე, რომლებზეც დნმ-ია დახვეული. როცა ჰისტონს აცეტილის ჯგუფი ემატება, დნმ ფხვიერდება და გენის წაკითხვა შესაძლებელი ხდება. ფერმენტები, რომლებსაც ჰისტონის დეაცეტილაზები (HDAC) ეწოდება, ამ აცეტილის ჯგუფებს აშორებს, რის გამოც დნმ იჭიმება და გენი ჩუმდება. ამიტომ HDAC-ები გენების ხმის რეგულატორს შეიძლება შევადაროთ.

ერთი და იგივე გენები, განსხვავებული შედეგი

სიგნალი ნაწლავიდან: ბუტირატი

ბუტირატი მოკლეჯაჭვიანი ცხიმოვანი მჟავაა, რომელიც წარმოიქმნება მსხვილ ნაწლავში ბაქტერიების მიერ საკვებიდან მიღებული ბოჭკოს დუღილისას. ის მსხვილი ნაწლავის გამომფენი უჯრედების ენერგიის ძირითადი წყაროა. ლაბორატორიულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ბუტირატი HDAC ფერმენტებს თრგუნავს; საინტერესოა, რომ ეს ეფექტი გენების მხოლოდ დაახლოებით 2 პროცენტს ცვლის. ბოჭკოთი მდიდარი კვება ბუტირატის მწარმოებელი ბაქტერიების გამოკვების უმარტივესი გზაა. დეტალებისთვის იხილეთ ნაწლავის ფლორა გვერდი.

გენების წილი, რომელიც იცვლება, როცა ბუტირატი HDAC ფერმენტებს თრგუნავს, მხოლოდ დაახლოებით

0%

ამიტომ ეფექტი ძალიან შერჩევითია.

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

მარხვა და კეტონები

მარხვა და კეტონები

როცა დიდი ხნის განმავლობაში საკვებს თავს არიდებენ ან ნახშირწყლები მკვეთრად მცირდება, ღვიძლი ცხიმებისგან კეტონურ სხეულებს ამზადებს. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანი, ბეტა-ჰიდროქსიბუტირატი, სტრუქტურით ძალიან ჰგავს ნაწლავის ბაქტერიების მიერ წარმოებულ ბუტირატს და ისიც HDAC-ის ინჰიბიტორია. თაგვებზე ჩატარებულ კვლევაში მარხვამ, კალორიების შეზღუდვამ ან გარედან მიცემულმა ბეტა-ჰიდროქსიბუტირატმა ქსოვილებში ჰისტონების აცეტილირება გაზარდა და ჩართო გენები, რომლებიც ჟანგვითი სტრესისგან იცავს (FOXO3A და MT2). ეს დაკვირვება გვაფიქრებინებს, რომ როდის და რამდენს ვჭამთ, შესაძლოა გავლენას ახდენდეს იმაზე, როგორ გამოიყენება ჩვენი გენები. თუმცა ამ მექანიზმის ჯანმრთელობაზე ზეგავლენა ადამიანებში ჯერ ნაჩვენები არ არის. დეტალებისთვის იხილეთ მეტაბოლური გრძელვადიანობა გვერდი.

ბროკოლი და სულფორაფანი

ბროკოლი და სულფორაფანი

ბროკოლიმ და განსაკუთრებით ბროკოლის ამონაყარში არსებულმა სულფორაფანმა ლაბორატორიულ კვლევებში HDAC ფერმენტები დათრგუნა. ჯანმრთელი მოხალისეების მცირე კვლევაში ადამიანებს, რომლებმაც ახალი ბროკოლის ამონაყარი შეჭამეს, სისხლის უჯრედებში HDAC აქტივობა შეუმცირდათ, ხოლო მათ, ვინც ამავე რაოდენობის ნაერთი საჭმლის მომნელებელი ფერმენტის გარეშე კაფსულის სახით მიიღო, ასეთი ეფექტი არ აღენიშნა. ანუ ახალი ბოსტნეული და დანამატები ერთი და იგივე არ არის. სხვა კვლევამ აჩვენა, რომ ბროკოლის ამონაყარის დიდმა რაოდენობამ შეიძლება არასასურველ გენურ უბნებზეც იმოქმედოს. ამიტომ რჩევა დანამატები კი არა, ბროკოლის, კომბოსტოსა და ყვავილოვანი კომბოსტოს მსგავსი ბოსტნეულის რეგულარული ჭამაა.

ვარჯიში და კუნთები

ვარჯიში და კუნთები

ვარჯიშიც ცვლის გენების რეგულაციას. ჯანმრთელ მოხალისეებში 60-წუთიანი ველოსიპედით სიარულის დროს HDAC4 და HDAC5 ფერმენტები კუნთის უჯრედების ბირთვიდან გადაიტანა, რამაც გენებზე წნევა მოხსნა. ამ პროცესს აკონტროლებს სასიგნალო მოლეკულები, მაგალითად AMPK, რომლებიც აქტიურდება, როცა ვარჯიშისას ენერგია იკლებს. ეს ერთ-ერთი მექანიზმია, რომლითაც რეგულარული მოძრაობა დროთა განმავლობაში აუმჯობესებს, როგორ იყენებს კუნთი შაქარსა და ცხიმს. ფეხის კუნთები ვენებიდან სისხლს გულისკენაც ტუმბავს, ამიტომ მოძრაობა ვენების ჯანმრთელობისთვისაც მნიშვნელოვანია. დეტალებისთვის იხილეთ მოძრაობა და ვარჯიში გვერდი.

ჯანმრთელ მოხალისეებში

0წთ

ველოსიპედით სიარულმა HDAC4 და HDAC5 ფერმენტები კუნთის უჯრედების ბირთვიდან გადაიტანა.

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

დედოფალი და მუშა ფუტკრები

თაფლის ფუტკრებში დედოფლები და მუშები გენეტიკურად არ განსხვავდებიან. მიუხედავად ამისა, დედოფალი ნაყოფიერია, უფრო დიდია და ბევრად უფრო დიდხანს ცოცხლობს. განსხვავებას ლარვის სტადიაზე მიცემული საკვები ქმნის: დედოფლად განწირულ ლარვას ფუტკრის რძის დიდი რაოდენობით კვებავენ.

ერთი და იგივე გენებით დედოფალი ფუტკარი ზაფხულში მუშა ფუტკარზე დაახლოებით

0-ჯერ

დიდხანს ცოცხლობს.

დედოფალი ფუტკარი საშუალოდ 1-2 წელი ცოცხლობს; ზაფხულის მუშა ფუტკარი საშუალოდ 15-38 დღე (ზამთარში 150-200 დღე). მაჩვენებლები საშუალოებია.
Remolina SC, Hughes KA. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4

არსებობს ძლიერი მტკიცებულება, რომ ეს განსხვავება გენეტიკური კი არა, ეპიგენეტიკურია. ლარვებში Dnmt3-ის, დნმ-ზე მეთილის ნიშნების დამამატებელი ფერმენტის, დათრგუნვამ ფუტკრის რძის კვების მსგავსი ეფექტი გამოიწვია და ლარვების უმეტესობა კარგად განვითარებული საკვერცხეებით დედოფლებად ჩამოყალიბდა. გარდა ამისა, 10-ჰიდროქსი-2-დეცენის მჟავას (10-HDA), რომელიც ფუტკრის რძის წონის 5 პროცენტამდეს შეადგენს, HDAC-ის დათრგუნვის უნარი აღმოაჩნდა და გამოითქვა ვარაუდი, რომ ამან შეიძლება კასტის ცვლილებას შეუწყოს ხელი.

ერთი და იგივე გენები, განსხვავებული ბედი.

როიალაქტინი: ცილა, რომელიც დედოფალს ქმნის?

როიალაქტინი დაახლოებით 57 kDa ცილაა, რომელიც ფუტკრის რძეში გვხვდება. 2011 წელს გამოქვეყნდა, რომ ეს ცილა ლარვებში სხეულის ზომასა და საკვერცხეების განვითარებას ზრდიდა და განვითარების დროს ამოკლებდა. 2016 წელს კი სხვა კვლევითმა ჯგუფმა ეს შედეგი ვერ გაიმეორა. დღეს მიიჩნევა, რომ დედოფლის განვითარება ერთ ცილაზე კი არა, ფუტკრის რძის რამდენიმე კომპონენტსა და საკვების რაოდენობაზეა დამოკიდებული. ეს დისკუსია კარგი მაგალითია იმისა, რატომ არ უნდა მივიჩნიოთ თვალში საცემი ერთი მონაცემი საბოლოოდ, სანამ ის არ განმეორდება.

რესვერატროლი და სირტუინები

წითელი ყურძენი. რესვერატროლი ძირითადად წითელ ყურძენში გვხვდება.

მიუახლოვდით კანს. რესვერატროლის უმეტესობა ყურძნის კანშია.

რესვერატროლის მოლეკულა. პატარა ორრგოლიანი მცენარეული ნაერთი; მისი კავშირი სირტუინის ფერმენტებთან ჯერ კიდევ შესწავლის პროცესშია.

სირტუინები HDAC ოჯახის ერთი განშტოებაა, რომელიც NAD+-თან, უჯრედის ენერგეტიკულ მოლეკულასთან ერთად მუშაობს, ამიტომ ისინი უჯრედის ენერგეტიკულ მდგომარეობას გენების რეგულაციასთან აკავშირებს. 2003 წელს ნაჩვენები იყო, რომ წითელი ყურძნის კანში არსებული რესვერატროლი სირტუინებს ააქტიურებდა და საფუარის უჯრედების სიცოცხლეს ახანგრძლივებდა. მოგვიანებით გამოითქვა მოსაზრება, რომ ეს ეფექტი გაზომვის მეთოდიდან შეიძლება მოდიოდეს, შემდეგ კი კონკრეტულ პირობებში რეალური გააქტიურების მექანიზმი აღწერეს.

ადამიანებში მტკიცებულება სუსტია. მე-2 ტიპის დიაბეტის მქონე მოზრდილებზე ჩატარებული კვლევების Cochrane-ის მიმოხილვამ სულ 50 მონაწილით მხოლოდ სამი მოკლევადიანი კვლევა იპოვა და დაასკვნა, რომ საკმარისი მტკიცებულება არ არსებობს იმის გადასაწყვეტად, აქვს თუ არა რესვერატროლს რაიმე სარგებელი ან ზიანი. წითელი ღვინო რესვერატროლის წყაროდ არ რეკომენდებულია: მასში მისი რაოდენობა დაბალია, ალკოჰოლის ზიანი კი ნებისმიერ შესაძლო სარგებელს აღემატება.

ლაქტოფერინი: დამცავი ცილა რძეში

ლაქტოფერინი რკინის შემკვრელი ცილაა, რომელიც დიდი რაოდენობით გვხვდება ადამიანისა და ძროხის რძეში, განსაკუთრებით კოლოსტრუმში, პირველ რძეში. მისი მოქმედება მიკრობების წინააღმდეგ და იმუნური სისტემის რეგულირების უნარი ლაბორატორიულად კარგად არის აღწერილი. ადამიანებში შედეგები შერეულია. 25 კვლევის მეტა-ანალიზმა აჩვენა, რომ ანთების მარკერი ინტერლეიკინ-6 მოზრდილებში შემცირდა, CRP კი არ შეცვლილა; სასუნთქი გზების ინფექციები ბავშვებში შემცირდა, მოზრდილებში კი არა. 2,203 ძალიან ნაადრევად დაბადებულ ჩვილზე ჩატარებულმა დიდმა რანდომიზებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ლაქტოფერინმა ინფექციის რისკი არ შეამცირა. მისი კავშირი არტერიების სიხისტესთან ადამიანებში ჯერ შეზღუდული მტკიცებულებებით არის დადასტურებული.

რას ნიშნავს ეს ადამიანებისთვის?

ფუტკრის მაგალითი თვალსაჩინო მოდელია იმისა, როგორ შეუძლია კვებას შეცვალოს გენების გამოყენების წესი, მაგრამ ეს მხოლოდ ანალოგიაა. საკმარისი კლინიკური მტკიცებულება არ არსებობს იმის დასადასტურებლად, რომ ფუტკრის რძის, ბუტირატის, რესვერატროლის ან ლაქტოფერინის დანამატები ადამიანებში დაბერებას ანელებს ან სისხლძარღვთა დაავადებებს ხელს უშლის. ამჟამად ყველაზე სანდო მიდგომაა ბოჭკოთი მდიდარი, დაბალანსებული კვება, რომელიც ნაწლავის ბაქტერიებს კვებავს, რეგულარული ფიზიკური აქტივობა და საკმარისი ძილი. ადამიანებმა, რომელთაც ფუტკრის პროდუქტების მიმართ ალერგია ან ასთმა აქვთ, ფუტკრის რძის გამოყენებამდე ექიმს უნდა მიმართონ.

ლიტერატურა

  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

ეს გვერდი მხოლოდ საინფორმაციოა; დიაგნოზისა და მკურნალობისთვის აუცილებელია გასინჯვა.

დაკავშირებული გვერდები