Wiek biologiczny - co metylacja DNA mówi o tempie starzenia organizmu?

Wiek biologiczny to miara tego, jak szybko starzeją się komórki, tkanki i narządy w porównaniu z liczbą lat zapisaną w dokumentach. Każda z nas ma więc dwie liczby opisujące wiek, przy czym tylko jedna z nich jest w jakimkolwiek stopniu podatna na nasze decyzje.

Możemy mieć 45 lat według kalendarza, a nasze komórki niekoniecznie muszą funkcjonować tak, jak przeciętnie funkcjonują komórki 45-latka, ponieważ tempo biologicznego starzenia nie jest identyczne u wszystkich ludzi.

Jednym z najciekawszych sposobów badania tego procesu jest metylacja DNA, czyli mechanizm epigenetyczny regulujący sposób, w jaki odczytywane są nasze geny. To właśnie na niej opierają się tak zwane zegary epigenetyczne, które pozwalają oszacować wiek biologiczny organizmu.

wiek biologiczny a metylacja DNA, ilustracja do artykułu

Dlaczego wiek chronologiczny nie mówi wszystkiego o zdrowiu?

Wiek chronologiczny jest po prostu miarą czasu. Nie mówi jednak bezpośrednio o tym, ile szkód i utraty funkcji zgromadziły nasze komórki, tkanki i narządy. A właśnie ta kumulacja uszkodzeń jest jednym z fundamentów procesu starzenia i rozwoju chorób związanych z wiekiem.

Dlatego naukowców coraz bardziej interesuje nie tylko pytanie:

„Ile mamy lat?”

ale również:

„W jakim tempie starzeje się nasz organizm?”

Wiek biologiczny próbuje odpowiedzieć właśnie na to pytanie.

Jeżeli udałoby się spowolnić tempo biologicznego starzenia, potencjalną korzyścią byłoby nie tylko dłuższe życie, ale przede wszystkim dłuższy okres życia w dobrym zdrowiu — czyli healthspan.

Czym właściwie jest epigenetyka?

Przez lata przyzwyczailiśmy się myśleć o DNA jak o instrukcji zapisanej raz na zawsze. Mamy określone geny i nie możemy ich zmienić. To prawda — ale nie oznacza, że wszystkie geny są cały czas aktywne.

Nad DNA znajduje się dodatkowa warstwa regulacyjna, określana jako epigenom. Można ją w pewnym uproszczeniu porównać do systemu sterującego tym, które fragmenty informacji genetycznej są odczytywane, a które pozostają wyciszone. To właśnie tutaj pojawia się metylacja.

Czym jest metylacja DNA i jak reguluje pracę genów?

Metylacja DNA polega na przyłączaniu niewielkich grup metylowych do określonych miejsc w DNA. Ten pozornie niewielki proces może wpływać na ekspresję genów, czyli na to, czy dany gen jest aktywnie odczytywany. Metylacja jest obecnie jednym z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznych. Co szczególnie interesujące, wraz z biologicznym starzeniem zmieniają się wzorce metylacji DNA. I właśnie te zmiany można wykorzystać do szacowania wieku biologicznego.

Czym jest zegar epigenetyczny i jak mierzy wiek biologiczny?

W 2013 roku Steve Horvath opublikował przełomowe badania, w których wykazał, że na podstawie statusu metylacji określonych miejsc w DNA można z dużą dokładnością przewidywać wiek człowieka. Powstała w ten sposób koncepcja zegara epigenetycznego.

Z czasem opracowano kolejne modele tego typu. Ich celem nie jest jedynie wskazanie wieku metrykalnego, ale próba uchwycenia biologicznego tempa starzenia. To właśnie dlatego zegary epigenetyczne wzbudziły tak duże zainteresowanie naukowców. Jeżeli bowiem możemy zmierzyć biologiczny wiek, pojawia się kolejne, znacznie ważniejsze pytanie:

czy możemy go zmienić?

Czy wiek biologiczny można modyfikować?

W przeciwieństwie do samego DNA wzorce epigenetyczne nie są całkowicie niezmienne. Mogą reagować na środowisko, sposób odżywiania i styl życia.

Jednym z najbardziej znanych eksperymentów pokazujących związek między odżywianiem, metylacją i ekspresją genów jest badanie przeprowadzone na myszach przez Roberta Waterlanda i Randy’ego Jirtle’a. Naukowcy wykorzystali w nim myszy posiadające określony wariant genu agouti, związany między innymi z żółtym umaszczeniem i otyłością. Sam gen nie został zmieniony, zmieniło się natomiast jego działanie.

Matkom myszy podawano składniki odżywcze dostarczające substancji niezbędnych w procesach metylacji DNA — między innymi folian, witaminę B12, cholinę i betainę. U potomstwa zmieniła się ekspresja genu agouti. Myszy, które w innych warunkach miały żółtą sierść i skłonność do otyłości, częściej rodziły się z brązową sierścią i prawidłową masą ciała.

Eksperyment stał się jednym z klasycznych przykładów pokazujących, że środowisko i sposób odżywiania mogą wpływać na ekspresję genów poprzez mechanizmy epigenetyczne. Nie oznacza to jednak, że „jedzeniem zmieniamy swoje DNA”. Zmianie podlega sposób, w jaki informacja genetyczna jest regulowana.

Czy więcej metylacji zawsze oznacza lepiej?

To ważne rozróżnienie, bo skoro metylacja jest korzystnym mechanizmem regulacyjnym, można by założyć, że im więcej substancji wpierających metylację, tym lepiej. Nie jest to jednak takie proste. Badania wskazują, że bardzo wysokie dawki niektórych składników będących donorami grup metylowych, takich jak folian czy witamina B12, mogą w określonych sytuacjach mieć niepożądane konsekwencje. Dotyczy to między innymi potencjalnego wpływu na komórki nowotworowe. Dlatego celem nie powinno być maksymalizowanie metylacji.

Organizm potrzebuje prawidłowej regulacji — odpowiedniej ilości metylacji, w odpowiednich miejscach i w odpowiednim czasie.

To jedna z przyczyn, dla których podejście oparte na całej diecie jest bardziej interesujące niż bezrefleksyjne przyjmowanie wysokich dawek pojedynczych suplementów.

Czy styl życia może zmieniać zegar biologiczny?

To właśnie pytanie stało się przedmiotem coraz większej liczby badań. W jednym z nich zespół kierowany przez Karę Fitzgerald zastosował kompleksową interwencję żywieniowo-stylową ukierunkowaną między innymi na procesy związane z metylacją DNA. Program obejmował dietę bogatą w składniki odżywcze uczestniczące w cyklu metylacji, a także elementy stylu życia.

W jadłospisie znalazły się między innymi:

  • zielone warzywa liściaste,
  • warzywa krzyżowe,
  • buraki,
  • jagody i inne owoce jagodowe,
  • jaja,
  • orzechy i nasiona,
  • wysokiej jakości źródła białka.

Interwencję uzupełniono o umiarkowaną aktywność fizyczną, odpowiednią ilość snu, relacje społeczne oraz praktyki pomagające obniżać poziom stresu. Po ośmiu tygodniach grupa interwencyjna wykazała statystycznie istotne zmniejszenie wieku epigenetycznego o 3,23 roku w porównaniu z grupą kontrolną. (Dr. Kara Fitzgerald). To wynik interesujący przede wszystkim dlatego, że pokazuje możliwość modyfikowania określonych markerów epigenetycznych za pomocą kompleksowej interwencji obejmującej dietę i styl życia. Nie oznacza to jednak, że biologiczne starzenie zostało „cofnięte o trzy lata” w każdym znaczeniu tego słowa. Wiek epigenetyczny jest określonym biomarkerem, a nie pełnym pomiarem wszystkich aspektów starzenia organizmu.

Dlaczego dieta może mieć znaczenie dla metylacji?

Metylacja DNA wymaga określonych składników odżywczych. Do najważniejszych należą między innymi foliany, witamina B12, cholina i betaina. (Te same składniki odżywcze, które biorą udział w cyklu metylacji, wpływają również na pracę układu nerwowego, o czym piszemy w tekście o niedoborach witamin i ich wpływie na psychikę). Jednocześnie organizm potrzebuje również składników regulujących procesy epigenetyczne — nie chodzi więc tylko o dostarczenie większej ilości „donorów metylu”. Dlatego bardziej interesujące od pojedynczego suplementu może być stworzenie diety, która dostarcza szerokiego spektrum substancji odżywczych.

Zielone warzywa, warzywa krzyżowe, buraki, jaja, orzechy, nasiona, jagody i odpowiedniej jakości źródła białka mogą wspólnie tworzyć środowisko żywieniowe sprzyjające prawidłowemu przebiegowi tych procesów.

To również pokazuje, dlaczego metylacja nie powinna być rozpatrywana w oderwaniu od całego stylu życia.

Jeśli chcesz zobaczyć, jak takie podejście do odżywiania przełożyć na konkretne posiłki, zajrzyj do ebooka Dieta na przejście sezonowe.

Sen, ruch i stres również „rozmawiają” z epigenomem

Odżywianie jest tylko jednym elementem układanki. Na procesy epigenetyczne wpływają również inne czynniki środowiskowe:

  • Regularna, umiarkowana aktywność fizyczna.
  • Odpowiednia ilość i jakość snu. (Niedobór snu odbija się na gospodarce metabolicznej szybciej, niż zwykle zakładamy, co pokazujemy w artykule o zależnościach między zarywaniem nocy a masą ciała)
  • Regulacja przewlekłego stresu.
  • Relacje społeczne.

Są to elementy, które mają znaczenie dla zdrowia niezależnie od epigenetyki, ale jednocześnie mogą wpływać na wzorce metylacji DNA. To prowadzi do ważnego wniosku:

nie istnieje jeden „suplement na młodość”.

Biologia starzenia jest systemem zależności, a nie pojedynczym mechanizmem.

Co wiek biologiczny zmienia w podejściu do profilaktyki?

Konsekwencje tej wiedzy są szersze niż sama ciekawość dotycząca liczby pokazanej na wyniku badania. Jeżeli wzorce epigenetyczne rzeczywiście odzwierciedlają tempo biologicznego starzenia, mogą w przyszłości pomagać nie tylko oceniać stan organizmu, ale również sprawdzać, czy konkretne interwencje dotyczące stylu życia przynoszą mierzalny efekt.

Takie podejście, w którym punktem wyjścia jest szukanie przyczyn, a nie samych objawów, leży u podstaw medycyny funkcjonalnej.

To zmienia sposób myślenia o profilaktyce.

Przewlekły, niski stan zapalny jest jednym z najlepiej opisanych mechanizmów przyspieszonego starzenia, a szerzej piszemy o nim w artykule o inflammagingu, czyli zapalnym starzeniu organizmu.

Zamiast czekać, aż pojawi się choroba, możemy coraz częściej patrzeć na wcześniejsze sygnały biologicznego starzenia i próbować wpływać na procesy, które leżą u jego podstaw. I nie chodzi tu o zatrzymanie czasu. Chodzi o stworzenie takich warunków, aby nasz biologiczny wiek możliwie długo pozostawał w zgodzie z naszym potencjałem zdrowotnym.

wiek biologiczny i tempo starzenia organizmu, kobieta

Starzenie zaczyna się dużo wcześniej, niż myślimy

Wiek metrykalny jest nieunikniony. Biologiczne tempo starzenia — przynajmniej w pewnym zakresie — nie musi być jednak identyczne u każdego człowieka. Metylacja DNA pokazuje, że pomiędzy naszymi genami a środowiskiem istnieje niezwykle złożona warstwa regulacyjna.

To, co jemy, jak śpimy, jak się poruszamy i jak funkcjonujemy pod wpływem przewlekłego stresu, może wpływać na biologię naszych komórek (Te same procesy widać zresztą również na poziomie tkanek twarzy, o czym szerzej w tekście o naturalnym odmładzaniu twarzy). Nie oznacza to, że możemy dowolnie „przepisać” swój wiek biologiczny. Oznacza jednak coś znacznie bardziej praktycznego:

proces starzenia nie jest wyłącznie biernym odliczaniem kolejnych urodzin.

Część jego biologii pozostaje podatna na wpływ środowiska i stylu życia. I właśnie dlatego dbanie o zdrowie dziś może mieć znaczenie nie tylko dla tego, jak będziemy się czuć za rok. Może wpływać również na to, jak będzie wyglądało nasze zdrowie za kolejne dekady.

Źródła

  1. Kara N. Fitzgerald et al., Potential reversal of epigenetic age using a diet and lifestyle intervention: a pilot randomized clinical trial, Aging, 2021;13(7):9419–9432. DOI: 10.18632/aging.202913. 
  2. Kara Fitzgerald, ND, What is Biological Aging and What Does it Have to do with Methylation?, 2021. Źródło oryginalnego artykułu⁠
  3. Horvath S., DNA methylation age of human tissues and cell types, Genome Biology, 2013 — podstawowa publikacja dotycząca zegara epigenetycznego.
  4. Waterland RA, Jirtle RL., Transposable elements: targets for early nutritional effects on epigenetic gene regulation, Molecular and Cellular Biology.

Artykuł ma charakter edukacyjny i nie zastępuje konsultacji lekarskiej ani indywidualnej diagnostyki. Interpretację wyników badań oraz ewentualną suplementację omów ze swoim lekarzem, zwłaszcza jeśli przyjmujesz leki lub chorujesz przewlekle.

Kopiuj link
2 komentarzy

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Link artykułu został skopiowany.
Koszyk0
Twój koszyk
Produkt został dodany Koszyk został zaktualizowny Produkt został usunięty Brak produktów na stanie Wprowadziłeś nieprawidłową wartość

Brak produktów w koszyku.