Epigenetyka w immunologii

Prof. dr hab. n. med. Monika Puzianowska-Kuźnicka

Kierownik Zespołu Kliniczno-Badawczego Epigenetyki Człowieka, zastępca dyrektora ds. naukowych

Epigenetyczne „zegary” pozwalają oszacować wiek biologiczny, a analiza metylacji DNA może pomóc w przewidywaniu ryzyka chorób związanych ze starzeniem. Czy to oznacza, że przyszłość medycyny będzie opierać się na kontrolowaniu epigenomu?

W jaki sposób badania nad epigenomem przyczyniają się do zrozumienia procesu starzenia się?

Funkcjonowanie ludzkiego organizmu jest zależne nie tylko od sekwencji kodowanych przez DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) genów, ale też od ich aktywności. Główny mechanizm regulujący tę aktywność stanowią modyfikacje epigenetyczne, takie jak metylacja DNA, modyfikacje białek (histonów), które wiążą się z DNA, jak również działanie mikroRNA – krótkich cząsteczek RNA (kwasu rybonukleinowego), które hamują produkcję różnych białek. W toku starzenia, przede wszystkim pod wpływem działania czynników środowiskowych, dochodzi do stopniowego nagromadzania się zmian w epigenomie (to suma wszystkich modyfikacji epigenetycznych w komórce), tzw. dryftu epigenetycznego, co z kolei zmienia aktywność genów i przyczynia się do postępu procesu starzenia. Zmiany te są również obecne w układzie odpornościowym i nasilają proces jego starzenia, co skutkuje między innymi spadkiem odporności na infekcje, większym ryzykiem zachorowania na choroby autoimmunologiczne, jak również przewlekłym stanem zapalnym o niskim stopniu nasilenia, który z kolei jest czynnikiem ryzyka wystąpienia chorób związanych z wiekiem. W naszym Instytucie zajmujemy się między innymi wyżej opisaną epigenetyką starzenia.

Czy istnieją biomarkery epigenetyczne, które mogą posłużyć do przewidywania podatności na choroby związane z wiekiem?

W toku starzenia konkretne miejsca w ludzkim genomie zmieniają poziom metylacji. Na tej podstawie opracowano tzw. zegary epigenetyczne, które oceniając metylację kilkudziesięciu-kilkuset miejsc w genomie, pozwalają określić wiek człowieka. Badania te wykonano na komórkach odpornościowych krwi. W kolejnym etapie opracowano zegary biologiczne, których wyniki są obecnie wykorzystywane nie tylko w badaniach naukowych, ale powoli wchodzą do praktyki lekarskiej. Na podstawie oceny metylacji konkretnych miejsc w genomie oraz wyników badań biochemicznych, takich jak poziom kreatyniny, glukozy, morfologii krwi, białka C-reaktywnego i wielu innych, ocenia się wiek biologiczny pacjenta (często znacząco różny od wieku kalendarzowego) i ryzyko zachorowania na choroby związane z wiekiem, takie jak cukrzyca typu 2 czy choroby układu krążenia.

Dr hab. n. med. Alina Kuryłowicz, prof. IMDiK

Zespół Kliniczno-Badawczy Epigenetyki Człowieka, Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej Polskiej Akademii Nauk

Okazuje się, że epigenetyka odgrywa kluczową rolę w powstawaniu przewlekłego stanu zapalnego i osłabieniu odporności u osób z otyłością. Zmiany w metylacji DNA i mikroRNA mogą decydować o aktywacji komórek odpornościowych i nasileniu stanu zapalnego.

Jakie mechanizmy epigenetyczne mogą wyjaśniać związek między otyłością a przewlekłym stanem zapalnym oraz zaburzeniami odporności?

Otyłość stanowi wyzwanie dla układu odpornościowego. W tkance tłuszczowej dochodzi do rozwoju przewlekłego stanu zapalnego: część komórek tkanki tłuszczowej (adipocytów) obumiera, a inne, działając nieprawidłowo, wysyłają sygnały przyciągające komórki układu odpornościowego – głównie makrofagi i limfocyty. Ten stan ma wpływ na cały organizm: wydzielane przez komórki zapalne cytokiny uwalniane są do krwi i zaburzają pracę innych narządów, przyczyniając się do rozwoju związanych z otyłością powikłań. Organizm chorego z otyłością eksploatuje swój układ odpornościowy w walce z zapaleniem metabolicznym tak, że ten gorzej radzi sobie ze zwalczaniem zwykłych infekcji czy eliminacją komórek nowotworowych, zwiększając (zwłaszcza przy współwystępowaniu cukrzycy) ryzyko infekcji i nowotworów. Z badań prowadzonych w naszym Instytucie wynika, że o tym, czy adipocyt wyśle sygnał do komórek układu odpornościowego decyduje to, czy konkretne fragmenty genomu będą metylowane, czy nie. Ważną rolę w regulacji związanego z otyłością zapalenia metabolicznego odgrywają również mikroRNA, które mają zdolność hamowania produkcji różnych białek, w tym prozapalnych cytokin.

Czy istnieją interwencje (dietetyczne, farmakologiczne, stylu życia), które mogłyby modyfikować epigenom w kontekście zapobiegania i leczenia otyłości?

Okazuje się, że metody, które zalecaliśmy pacjentom chorującym na otyłość od lat: odżywianie bogate w białko i dobre tłuszcze z ograniczeniem cukrów prostych i produktów przetworzonych, a także regularna aktywność fizyczna, są w stanie korzystnie wpłynąć na epigenom i sprawić, że dojdzie do wyciszenia zapalenia metabolicznego. Podobny efekt w badaniach przedklinicznych zaobserwowano dla leków stosowanych w farmakoterapii otyłości, w tym analogów GLP-1 (glukagonopodobnego peptydu 1), takich jak liraglutyd czy semaglutyd. Udowodniono, że ich stosowanie, tak jak zdrowy styl życia, wpływa na metylację genów i na profil krążących w naszej krwi mikroRNA.

Młodzi ludzie o seksie wiedzą naprawdę niewiele.

Anja Rubik

Fundatorka SexedPL, Top Modelka

Kiedy zapytasz trzech przypadkowo spotkanych nastolatków na ulicy “czym jest seks” od każdego z nich otrzymasz inną odpowiedź. Jednak w Polsce seks to nadal temat tabu. Sławna na całym świecie topmodelka Anja Rubik rok temu postanowiła przerwać “zmowę milczenia” i ruszyła z pierwszą w Polsce, tak rozległą akcją edukacyjną, w której mówi o seksie. Ale to nie są rozmowy o kamasutrze – to edukacja seksualna, do której ma prawo każdy człowiek. Nieważne czy mieszkasz, w Polsce, czy w Stanach, czy we Francji – w pewnym wieku rozpoczynasz życie seksualne. To normalne i ludzkie zachowanie – seks dotyczy każdego człowieka. Nie powinieneś się/nie powinnaś się tego wstydzić i ukrywać się z tym, że jesteś aktywny/aktywna seksualnie. Najważniejsze jest jednak, abyś robił/robiła to bezpiecznie, świadomie, z własnej woli i mając z tego przyjemność.

Skąd wziął się pomysł na stworzenie akcji #sexedPL? Czy Twoim zdaniem w Polsce za mało mówi się o seksie?

W Polsce o seksie nie mówi się wcale, albo mówi się źle. Czy wiesz jak wyglądają w naszym kraju lekcje wychowania do życia w rodzinie? Dziewczynka w ”materiałach edukacyjnych” przedstawiana jest jako ta mniej inteligentna, ta której chłopiec musi pomagać w geometrii, bo to przecież mężczyzna stworzony jest do logicznego myślenia, a w domyśle do decydowania, dominowania, podejmowania decyzji. Wniosek nasuwa się sam…

Młodzi ludzie, o seksie wiedzą naprawdę niewiele – a przynajmniej nie wynoszą tej wiedzy ze szkoły, czy wspomnianych wcześniej lekcji WDŻ. Nikt nie mówi im o tym, jak zabezpieczyć się przed niechcianą ciążą. Zamiast przedstawiania metod bezpiecznej i skutecznej antykoncepcji, młodym dziewczynom proponuje się prowadzenie kalendarzyka i wykonywanie pomiarów temperatury. Tylko mniej niż połowa polskich 18-latków potrafi poprawnie odpowiedzieć na pytania dotyczące budowy i funkcjonowania narządów rozrodczych! Seks to odpowiedzialność i wiąże się z naszym zdrowiem psychicznym i fizycznym. Jeszcze do niedawna wydawało się, że choroby takie jak rzeżączka, czy kiła będą się pojawiały tylko w pojedynczych przypadkach pacjentów i pacjentek. Okazuje się jednak, że dziś zbierają one swoje żniwo i to wśród najmłodszej grupy osób aktywnych seksualnie, które nie mają pojęcia jak się przed nimi zabezpieczyć. Część kobiet rezygnuje z używania prezerwatywy, ponieważ bierze tabletki antykoncepcyjne. I jest to w porządku, w momencie, kiedy wiemy, że nasz partner jest zdrowy. Ale co jeśli jest to nasz pierwszy kontakt seksualny, kiedy jeszcze nie wiemy o sobie zbyt wiele, a nie zapytaliśmy się, czy nasz partner wykonywał badania na HIV czy inne STI (infekcje przenoszone drogą płciową)? W takiej sytuacji prezerwatywa to podstawa! Znów nie każdy młody, a nawet dorosły człowiek o tym wie i pamięta. Rzetelna i aktualna edukacja seksualna odnosi się także do wielu pozostałych, a jednak nadal kluczowych elementów dorastania, takich jak masturbacja czy pornografia – czym są i w czym mogą pomóc.

W końcu, edukacja seksualna to także consent, czyli świadoma zgoda każdej z osób zaangażowanych w daną aktywność seksualną oraz możliwość jej wycofania w każdym momencie tej aktywności. To nadal wiedza, której nie ma większość naszego społeczeństwa.

Edukacja seksualna jest potrzebna każdemu człowiekowi – w Polsce od lat nikt nie rozmawia z młodzieżą o seksie w odpowiedni sposób. Nasi rodzice, dziadkowie, my sami nie mieliśmy takiej edukacji – a to, że jesteśmy aktywni seksualnie wcale nie oznacza, że posiadamy pełną i co najważniejsze aktualną wiedzę na temat seksu.

Anju, do swojej akcji zaprosiłaś sławnych Polaków, którzy w krótkich filmikach mówili o ważnych aspektach dotyczących seksu. Czy trudno było przekonać ich do udziału w Twoim projekcie?

Wykonałam wiele telefonów do ludzi, których chciałam zaprosić do wzięcia udziału w projekcie #sexedPL. Jedni zgadzali się po sekundzie, inni mi odmawiali. Wielu z nich zgadzało się z przesłaniem mojej akcji i wiedzieli, że jest ona potrzebna. Nie każdy ma jednak odwagę by publicznie wyrażać swoją opinię na tematy związane z edukacją seksualną. Uważam, że osoby sławne, takie które docierają do tysięcy, a nawet milionów odbiorców powinny, wykorzystywać to do mówienia o rzeczach ważnych. Właśnie tym, moim zdaniem różni się popularność od sławy. Popularność jest tu i teraz – po sławie zostaje coś więcej.

Z jakim odbiorem młodzieży spotkał się Twój projekt? Czy wraca do Ciebie pozytywny feedback?

#sexedPL trafił do wielu młodych ludzi, którzy bardzo pozytywnie go odebrali i dziękowali mi za to wszystko co udało nam się dla nich zrobić. Podsumowaniem moich rozmów z młodzieżą jest książka non profit, która jest podręcznikiem dla młodzieży. Do jej stworzenia zaprosiłam najlepszych ekspertów w kraju – edukatorów/edukatorki, psychologów/psycholożki, lekarzy/lekarki i aktywistów/aktywistki. Tak książka, to moje dziecko, dlatego dopracowałam w niej każdy, nawet najmniejszy szczegół. Rozmawiamy w niej szczerze o seksualności, dojrzewaniu, dorastaniu, bezpiecznym seksie i prawach nastolatków. Kosztuje kilkanaście złotych i myślę, że jest świetnym pomysłem np. na prezent dla przyjaciółki czy przyjaciela, albo nastoletniego dziecka. Już niedługo będzie dostępna także w formie audiobooka. Myślę, że ta książka to pozycja, która powinna być na półce każdego nastolatka i nastolatki, w każdej bibliotece szkolnej, na ławce podczas każdej lekcji WDŻ.