Epigenetikk: Kan vi påvirke vår genetiske skjebne?

Nyere forskning viser at genaktiviteten kan påvirkes av ulike faktorer som kosthold, medisiner, kjemikaler og stress. Betyr det at vi kan påvirke vår «genetiske skjebne»?

Vi vet at sosiale og psykologiske egenskaper som er knyttet til våre holdninger, til vår kunnskap og hvordan vi samhandler med andre mennesker, har stor sammenheng med hvordan vi formes av miljøet. Men visste du at miljøet også kan påvirke selve genaktiviteten?

Kunnskap som vi har tilegnet oss de senere år viser blant annet at traumer faktisk kan gå i arv. Individer som har opplevd traumatiske hendelser, kan få endringer i genaktiviteten som arves og utrykkes hos barna kan vi blant annet lese i Aftenspostens artikkel «Barn kan arve foreldrenes traumer«

LES OGSÅ Tilknytning og avvisning: kjærlighet endrer hjernen hele livet

Et fag- og forskningsområde som kan forklare dette nærmere heter epigenetikk. Kort fortalt er epigenetikk en retning innenfor biologifaget som ser på forandringer og  tilpasninger i genaktiviteten; hvordan og hvorfor gener er aktive eller hvorfor de ikke er det. Og ikke minst hvordan miljøet – og vår atferd kan gjøre oss i stand til å forandre vår «genetiske skjebne».

Epigenetikken er altså et bindeledd mellom arv og miljø, fordi den på molekylnivå forklarer hvordan miljøpåvirkning kan endre uttrykket til de fleste gener. Ved fødselen er en organisme et produkt av genene og miljøpåvirkningene den arver av sine foreldre. Samtidig kan epigenetiske modifiseringer som vi «samler opp» gjennom vår levetid påvirke hvordan vi blir, hvilke sykdommer vi får og hvordan vi eldes.

Men først, hva er gener?

Genetikk er grovt sett læren om hvordan egenskaper går i arv. Vi har allerede snakket litt om egenskaper som for eksempel «holdninger». Når vi snakker om arv – er det viktig å påpeke at det i realiteten er arvestoffet, og ikke egenskapen som arves, selv om man gjerne sier at egenskaper går i arv.

De fleste egenskaper er styrt av et komplekst samspill mellom mange gener, så når vi snakker om egenskaper er det som oftest genotypen man refererer til – altså hvordan genene uttrykkes og «oppfører» seg i praksis.

Gener er avgrensede områder på DNA-molekylet som inneholder en oppskrift på hvordan mennesket skal se ut og hvordan det skal fungere: Fenotypen er egenskapen som dette genet får hos individet. Egenskapene kan være synlige eller ikke, og det dreier seg ofte også om egenskaper på biokjemisk nivå; for eksempel evne til å bryte ned melkesukkeret laktose. Andre egenskaper – eller fenotyper er: hårfarge, hudfarge og IQ. Når det gjelder IQ er det uvisst hvor mange gener som virker inn, og miljøet bidrar også sterkt.

LES OGSÅ Nytt håp med persontilpasset medisin i behandling av Alzheimers sykdom.

Så for å gjøre kompliserte ting litt mer vanskelig å forstå, er det slik at når man undersøker – sekvenserer – den humane genomet (hele vårt arvemateriale) finner man ikke stor nok forskjell i arvematerialet; altså i DNA kodene, som kan forklare alle disse forskjellene i fenotypene som man gjerne ser. Og det er nemlig nettopp her epigenetikken kan bidra med forklaringer.

Genmaterialet oppbevares i kromosomer

For å forstå hva epigenetikk går ut på, kan det være greit å vite litt om hvordan arvematerialet vårt er oppbevart. Kromosomer er strukturer som inneholder genene (arvematerialet) vårt.

Den samlede genetiske informasjonen som finnes i cellene kalles genom, og hos oss mennesker er det oppbevart i tilsammen 23 forskjellige kromosompar, hvor det 23. paret er kjønnskromosomer.

Øverst til høyre i bildet ser du hvordan vårt DNA pakkes i kromosomer. Det er for å beskytte og holde orden på det lange DNA – molekylet. DNA pakkes altså i kromosomer og oppbevares i cellekjernen i alle cellene. Pakkingen skjer i forbindelse med celledeling.

FUN FACT: alle DNA-molekyl er i utstrakt tilstand ca. 1,5-2 meter – en lengde som er over 250 000 ganger større enn cellediameteren! Den samlede lengden av DNA-molekylene i alle kroppens celler utgjør ca. 400 ganger avstanden mellom jorda og sola! Da er det ikke vanskelig å skjønne hvorfor arvestoffet kveiles opp i molkekyler.

Epigentetiske mekanismer

Hva er det som gjør at traumer sannsynligvis kan nedarves? Hva slags mekanismer er det som spiller inn, når dype sår fra sjokkerende opplevelser overføres til neste generasjon? Og hvordan er det egentlig mulig å forske på slike komplekse fenomener?

To viktige mekanismer

Som vi var inne på i noen avsnitt over, er DNA molekylet 250 000 ganger lengre enn cellediameteren, og må derfor pakkes til det som kalles kromosomer, slik at det får plass i cellekjernen. Men selv om det pakkes, skal det samtidig til enhver tid leses av, og da må det pakkes på en slik måte at dette lar seg gjøre.

Pakkingen av DNA, altså DNA-pakkingsmønsteret, nedarves det også. Så i en celledeling vil de nye cellene faktisk arve måten DNA-molekylet pakkes på.

Det er to epigenetiske mekanismer som er avgjørende for hvor tett DNA blir pakket; DNA-metylering og histonmodifisering.

DNA-metylering er forenklet sagt en type merking av gener på DNA-et. Det viser seg at hvor det er mange slike «metyl-merker» er det også ofte tett pakking av DNA. Gener med mange metyleringer er ofte inaktive og blir ikke kopiert – altså de blir ikke brukt, og blir dermed ikke uttrykt.

Histonmodifisering påvirker også pakkingen av DNA. Grovt sett kan man si at jo mer histonmodifisering som finnes i et spesifikt område på DNA molekylet, desto løsere blir det pakket. Dermed blir det lettere for genene i dette området å bli kopiert, og dermed uttrykt.

Hva fører til epigenetiske forandringer?

Stress og miljøpåvirkning

Stress og miljøpåvirkning har innvirkning på mentyleringen (pakking av DNA) og øker risikoen for psykisk og somatisk sykdom senere i livet. Eksempler på ulike miljøfaktorer som påvirker kan være temperatur, kosthold, medisiner, kjemikaler og stress.

Dyrestudier med fokus på stressorer i tidlig livet og variasjon i sosiale opplevelser gjennom levetiden har bidratt betydelig til forståelse av reguleringen av den utviklende hjernen og epigenetiske forandringer.

Tvillingstudier har typisk også bidratt til kunnskap om epigentiske mekanismer og konsekvenser for psykisk og somatisk sykdom. Tvillingstudier har blitt populært i epigenetisk forskning fordi sammenligning av epigenetiske mekanismer viser store forskjeller ved økende alder. Å studere tvillinger gir muligheter å se endringer i DNA-metylering ved sykdomsutvikling, for å være sikker på at det ikke er knyttet til forskjeller i DNA-sekvensen (rekkefølgen på oppskriften i DNA molekylet), men heller epigentiske mekanismer.

Prenatalt stress

Studier ser blant annet på sammenhenger mellom opplevelsen av prenatalt stress (Prenatal betyr «forut for fødselen»), separasjon fra mor, mors omsorgsevne, omsorgssvikt i barndommen og sosialt stress hos voksne og hvordan det virker inn på variasjon i DNA-metylering og histonmodifisering.

Prenatalt stress har vært knyttet til både perinatale (perinatal er det som gjelder svangerskapstiden etter 22. uke samt barnets syv første levedøgn) og langsiktige konsekvenser hos avkom. Økt grad av dødelighet, lavere fødselsvekt hos musekull og reduserte størrelser på kull i dyrestudier er funnet etter stress i svangerskap. Spesielt er det observert variasjoner i DNA-metylering og histonmodifikasjoner hos avkom som er utsatt for prenatalt stress, forstyrrelse i samhandling mellom mor og spebarn, og hvor det foreligger variasjon i mors omsorg. Det er også observert variasjoner hos voksne som opplever og utsettes for sosialt stress.

Sosiale problemer

Et karakteristisk trekk ved ulike samfunnsklasser er at kroniske helseplager og sosiale problemer er mer utbredt i områder og lokalsamfunn med lavere sosioøkonomisk status (SES). Risikoen for sykdommer som hjerte- og karsykdommer, psykiatriske lidelser, fedme, diabetes og kreft er størst i samfunn med lav sosioøkonomisk status.

Miljøgifter

En rekke påvirkningsfaktorer i vårt daglige miljø har også vist seg å påvirke metyleringen. Balansen mellom metylering eller mangel på det, påvirker hvilke gener som er «av» og hvilke gener som er «på», og da påfølgende hvilke gener som ikke utrykkes og hvilke som uttrykkes.

Bisfenol A (BPA) som et eksempel, finnes blant annet i emballasje for mat og i drikkeflasker, kosmetikk og medisinsk utstyr, og er mistenkt for å være en miljøfaktor som kan påvirke metyleringen. Studier indikerer blant annet at mus utsatt for bisfenol utvikler fedme.

Livsstil

Røyking, fysisk aktivitet, kosthold, søvn og overvekt er viktige faktorer som bestemmer om vi holder oss friske eller blir syke. Selv om man for eksempel skulle ha økt risiko for å utvikle astma fordi mor røyket under svangerskapet, vil sannsynligvis en sunn livsstil redusere risikoen betraktelig.

Mer forskning på mennesker trengs

Ragnhild Eskeland er blant Norges fremste forskere på dette feltet og leder en av tre epigenetiske forskningsgrupper på Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo. Hun er skeptisk til «epigenetisk populisme», og mener at både forskningsmiljøet og journalister overselger det man faktisk kan vite om epigenetiske mekanismer hos mennesker. Hun påpeker at det blant annet trekkes altfor raske slutninger ut fra svært lite forskningsmateriale: forskning på dyr – og særlig mus – gir ikke entydige svar på om epigenetisk arv er en realitet, og man kan uansett ikke trekke slutninger fra museeksperimenter til hvordan menneskets epigenetikk fungerer, sier hun i artikkelen «Oversolgt epigenetikk» i Tidsskrift for Norsk psykologforening.

På bioteknologirådets nettside vises det til tvillingstudier ved utvikling av sykdom. Forskning viser nemlig at selv om de vokser de opp i den samme familien og med det samme miljøet rundt seg, kan likevel én tvilling utvikle en sykdom hvor arv spiller en viktig rolle, mens den andre holder seg frisk. Hvis for eksempel den ene eneggede tvillingen blir schizofren, er det bare rundt 50 prosent sjanse for at den andre tvillingen også blir det. Mange forskere mener at selv om tvillingenes gener er identiske, kan mange av genene være aktive hos den ene tvillingen og passive hos den andre. Livsstil og miljøpåvirkninger kan føre til at genene til tvillingene blir skrudd på eller skrudd av ulikt på grunn av ulik metylering og histonmodifisering.  Dermed blir genuttrykket ulikt, noe som kan være med på å forklare sykdomsutviklingen.

Epigenetikk er et forholdvis nytt forskningsfelt, og det er enda mye vi ikke vet. Men forskning på epigenetikk har åpnet opp for en helt ny forståelse av hvordan genene våre blir påvirket av miljøet rundt oss. Moderne medisinsk teknologi innen molekylærbiologi har gjort at vi har mye større kjennskap nå til hvordan miljøet endrer genene våre, enn for bare noen få år siden.

LES OGSÅ Psykologi: What-the-hell-effekten

LES OGSÅ WHOs anbefalinger for mental helse i befolkningen ved Covid-19 utbruddet

Gi gjerne beskjed hvis du finner noe feil i innlegget.

Kilder:

Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts and Walter: Essential Cell Biology. Third edition. Garland Science 2010.

Barn kan arve foreldrenes traumer – Aftenposten.no.

Fakta om bisfenol A og helserisikoFHI.

Dna – Wikipedia.no

Epigenetic Influence of Stress and the Social Environment US National Library of Medicine 

Epigenetikk – Bioteknologirådet.

Epigenetikk – Store medisinske leksikon.

Epigenetikk – Wikipedia.no.

GenomStore Norske Leksikon.

Grønlien, Tandberg, Tsigaridas og Ryvarden: Biologi 2. 2.utgave. Gyldendal Norsk Forlag AS 2014.

How identical twins are helping us understand epigenetic factors in rheumatoid arthritis – biomedcentral.com

Obesity, Epigenetics, and Gene Regulationnature.com.

Oversolgt epigenetikk – Tidsskrift for Norsk psykologforening.

Prenatal Bisphenol A Exposure is Linked to Epigenetic Changes in Glutamate Receptor Subunit Gene Grin2b in Female Rats and Humansnature.com.

The epigenetic impacts of social stress: how does social adversity become biologically embedded?ResearchGate.

Tidsskriftet Psyk ED.



Kategorier:Medisin, PsykED

Stikkord:, , , , , , ,

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut /  Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut /  Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut /  Endre )

Kobler til %s

%d bloggere liker dette: