Dr. Oğulcan ÖzdemirHart- en vaatchirurg
Gezond leven · Epigenetica

HDAC, butyraat en koninginnenbrijvoer

Elke cel in ons lichaam bevat dezelfde genen. Wat de ene cel van de andere onderscheidt, is welke genen aan blijven staan en welke uit. Honingbijen laten het effect van voeding op deze afstelling het duidelijkst zien.

Afspraak en contact
Naast elkaar een werkbij en een langere koningin
Werkbij (links) en koningin (rechts). Beide hebben dezelfde genen; het voedsel dat ze als larve krijgen bepaalt hoe ze zich ontwikkelen.

Dezelfde genen, een ander resultaat

Welke genen worden afgelezen, wordt deels bepaald door kleine chemische markeringen op de histonen, de eiwitten waaromheen het DNA is gewikkeld. Wanneer een acetylgroep aan een histon wordt gekoppeld, ontspant het DNA en kan het gen worden afgelezen. Enzymen die histon-deacetylasen (HDAC) heten, verwijderen deze acetylgroepen; het DNA verdicht zich dan en het gen wordt stilgelegd. HDAC's zijn daarom te vergelijken met een volumeknop voor genen.

Dezelfde genen, een ander resultaat

Een signaal uit de darm: butyraat

Butyraat is een kortketenig vetzuur dat ontstaat wanneer bacteriën in de dikke darm voedingsvezels fermenteren. Het is de belangrijkste energiebron voor de cellen van de darmwand. Laboratoriumonderzoek laat zien dat butyraat HDAC-enzymen remt; opvallend is dat dit effect slechts ongeveer 2 procent van de genen verandert. Een vezelrijk voedingspatroon is de eenvoudigste manier om de bacteriën te voeden die butyraat maken. Meer informatie vindt u op de pagina Darmflora.

Het aandeel genen dat verandert wanneer butyraat HDAC-enzymen remt, is slechts ongeveer

0%

het effect is dus zeer selectief.

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

Vasten en ketonen

Vasten en ketonen

Wanneer lange tijd niet wordt gegeten of koolhydraten sterk worden beperkt, maakt de lever uit vetten ketonlichamen. Het belangrijkste daarvan, beta-hydroxybutyraat, lijkt sterk op butyraat dat in de darm wordt gevormd, en is ook een HDAC-remmer. In een studie bij muizen verhoogden vasten, calorierestrictie of van buitenaf toegediend beta-hydroxybutyraat de histonacetylering in weefsels en werden genen ingeschakeld die beschermen tegen oxidatieve stress (FOXO3A en MT2). Deze bevinding suggereert dat wanneer en hoeveel we eten het gebruik van onze genen kan beïnvloeden. Bij mensen is een gezondheidseffect van dit mechanisme echter nog niet aangetoond. Details vindt u op de pagina Metabolische levensduur.

Broccoli en sulforafaan

Broccoli en sulforafaan

Broccoli, en vooral het sulforafaan in broccolikiemen, heeft in laboratoriumstudies HDAC-enzymen geremd. In een kleine studie bij gezonde vrijwilligers vertoonden mensen die verse broccolikiemen aten een verminderde HDAC-activiteit in hun bloedcellen, terwijl mensen die een capsule met dezelfde hoeveelheid van de stof zonder het spijsverteringsenzym innamen dit effect niet lieten zien. Verse groente en supplementen zijn dus niet hetzelfde. Een andere studie vond dat grote hoeveelheden broccolikiemen ook ongewenste genregio's kunnen beïnvloeden. Daarom is het advies geen supplementen, maar regelmatig groenten zoals broccoli, kool en bloemkool op het menu.

Beweging en spieren

Beweging en spieren

Lichaamsbeweging verandert ook de genregulatie. Bij gezonde vrijwilligers werden tijdens 60 minuten fietsen de enzymen HDAC4 en HDAC5 uit de celkern van spiercellen verplaatst, waardoor de druk op de genen afnam. Dit proces wordt gestuurd door signaalmoleculen zoals AMPK, die actief worden wanneer de energie tijdens inspanning daalt. Het is een van de mechanismen waarmee regelmatige beweging het suiker- en vetgebruik in de spier op termijn verbetert. Beenspieren pompen bovendien bloed uit de aders terug naar het hart, dus beweging is ook voor de aderen belangrijk. Details vindt u op de pagina Beweging en oefeningen.

Bij gezonde vrijwilligers zorgde

0min

fietsen ervoor dat de enzymen HDAC4 en HDAC5 de celkern van spiercellen verlieten.

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

Koningin en werkbijen

Bij honingbijen zijn koninginnen en werkbijen genetisch niet van elkaar te onderscheiden. Toch is de koningin vruchtbaar, groter en leeft zij veel langer. Het verschil wordt gemaakt door het voedsel in het larvestadium: een larve die koningin moet worden, krijgt grote hoeveelheden koninginnenbrijvoer.

Met dezelfde genen leeft een koninginbij ongeveer

0keer

zo lang als een werkbij in de zomer.

Een koningin leeft gemiddeld 1 tot 2 jaar; een werkbij leeft in de zomer gemiddeld 15 tot 38 dagen (in de winter 150 tot 200 dagen). Dit zijn gemiddelden.
Remolina SC, Hughes KA. Age (Dordr) 2008;30(2-3):177-185. doi:10.1007/s11357-008-9061-4

Er zijn sterke aanwijzingen dat dit verschil epigenetisch is en niet genetisch. Het remmen van Dnmt3, het enzym dat in larven DNA-methylering aanbrengt, had een effect dat leek op het geven van koninginnenbrijvoer, en de meeste larven groeiden uit tot koninginnen met goed ontwikkelde eierstokken. Daarnaast is aangetoond dat 10-hydroxy-2-deceenzuur (10-HDA), dat tot 5 gewichtsprocent van koninginnenbrijvoer uitmaakt, HDAC remt; er is gesuggereerd dat dit kan bijdragen aan de verandering van kaste.

Dezelfde genen, een ander lot.

Royalactine: het eiwit dat een koningin maakt?

Royalactine is een eiwit van ongeveer 57 kDa in koninginnenbrijvoer. In 2011 werd gemeld dat dit eiwit bij larven de lichaamsgrootte en de eierstokontwikkeling vergrootte en de ontwikkelingsduur verkortte. In 2016 kon een andere onderzoeksgroep dit resultaat echter niet reproduceren. Tegenwoordig wordt aangenomen dat de ontwikkeling tot koningin niet van één eiwit afhangt, maar van meerdere bestanddelen van koninginnenbrijvoer samen met de hoeveelheid voedsel. Dit debat laat goed zien waarom één opvallende bevinding niet als definitief mag worden beschouwd zolang zij niet is herhaald.

Resveratrol en sirtuïnen

Rode druiven. Resveratrol zit vooral in rode druiven.

Dichter bij de schil. Het meeste resveratrol zit in de schil van de druif.

Het resveratrolmolecuul. Een kleine plantaardige stof met twee ringen; het verband met sirtuïnen wordt nog onderzocht.

Sirtuïnen zijn een tak van de HDAC-familie die samenwerkt met NAD+, het energiemolecuul van de cel; daarom verbinden zij de energiestatus van de cel met de genregulatie. In 2003 werd aangetoond dat resveratrol, dat in de schil van rode druiven zit, sirtuïnen activeert en de levensduur van gistcellen verlengt. In de jaren daarna werd besproken dat dit effect door de meetmethode kon komen; later werd onder bepaalde omstandigheden een echt activeringsmechanisme beschreven.

Bij mensen is het bewijs zwak. Een Cochrane-review van studies bij volwassenen met type 2-diabetes vond slechts drie korte studies met in totaal 50 deelnemers en concludeerde dat er niet genoeg bewijs is om te beslissen of resveratrol voordeel of schade geeft. Rode wijn wordt niet aanbevolen als bron van resveratrol: de hoeveelheid is laag en de schadelijke effecten van alcohol zijn groter dan een mogelijk voordeel.

Lactoferrine: een beschermend eiwit in melk

Lactoferrine is een ijzerbindend eiwit dat in grote hoeveelheden voorkomt in mensen- en koemelk, vooral in colostrum, de eerste melk. De werking tegen micro-organismen en het reguleren van het immuunsysteem zijn in het laboratorium goed beschreven. Bij mensen zijn de resultaten wisselend. Een meta-analyse van 25 studies vond bij volwassenen een daling van interleukine-6, een ontstekingsmarker, terwijl CRP niet veranderde; luchtweginfecties namen af bij kinderen, maar niet bij volwassenen. Een grote gerandomiseerde studie bij 2.203 zeer vroeg geboren baby's liet zien dat lactoferrine het infectierisico niet verlaagde. Het bewijs over het verband met de stijfheid van de slagaders bij mensen is nog beperkt.

Wat betekent dit voor mensen?

Het voorbeeld van de bij is een treffend model van hoe voeding het gebruik van genen kan veranderen, maar het blijft een vergelijking. Er is onvoldoende klinisch bewijs dat koninginnenbrijvoer, butyraat, resveratrol of lactoferrine als supplement het verouderen vertraagt of vaatziekten voorkomt bij mensen. Voor nu is de meest betrouwbare aanpak een vezelrijk, evenwichtig voedingspatroon dat de darmbacteriën voedt, regelmatige lichaamsbeweging en voldoende slaap. Wie allergisch is voor bijenproducten of astma heeft, moet met de arts overleggen voordat koninginnenbrijvoer wordt gebruikt.

Referenties

  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

Deze pagina is alleen informatief; diagnose en behandeling vereisen een onderzoek.

Gerelateerde pagina's