nyomon követésén alapulnak. Így például terhes
egereket metilgazdag táppal etetve az utódok szőrzetszínének és
farokformájának megváltozását lehetett előidézni a felelős gének
metilációs állapotának életre szóló megváltozásával együtt (Zeisel,
2009). Ian Weaver és munkatársai (2004, 2007) kimutatták, hogy
újszülött patkányokban az anyai gondoskodás, ellátás, táplálás
befolyásolja a stresszreakció egyik kulcsszereplője, a glukokortikoid
receptor gén metiláltságát. A goromba bánásmód permanens változást
okoz az agykéreg sejtjeiben a brain-derived neurotrophioc factor gén
metiláltságában és expressziójában is, ami átadódik az újszülöttkorban
meggyötört nőstény utódaira is (Roth et al., 2009). Korai életkorban
elszenvedett stressz egér hipotalamusz neuronokban az arginin
vazopresszin reguláló génben tartós hipometilációt (túlexpressziót)
idézett elő, ami összefüggésbe hozható depresszióval (Murgatroyd et
al., 2009). A környezet befolyásolja a kognitív paramétereket is:
fiatal patkányokban a tanulási folyamat változásokat indukált a
memóriáért felelős hippokampusz génexpressziós profiljában (Paratore
et al., 2006). A következtetés rendkívül jelentős: maga a tanulás
folyamata aktiválhat olyan géneket, amelyek azután életre szólóan
meghatározzák az értelmi képességeket!
A testi, szellemi jellegzetességeken túl a kritikus
időszakban ható környezeti hatásoknak egyéb epigenetikai
következményei is lehetnek. Érdekes, egész sorsszerű hatásra utalnak
Robert Kucharski és munkatársai (2008) méhlárvákon tett megfigyelései,
ami szerint a táptalaj metiláltsága hatással volt arra, hogy a
genetikusan identikus lárvákból fertilis királynő vagy steril dolgozó
váljon. Az epigenetikai történéseknek szerepük lehet a reprodukcióban
is: terhes patkányokat antiandrogén és ösztrogén hatású szerekkel
kezelve csökkent az utódok spermatogenezise, és infertilitás alakult
ki, ami korrelált a csírasejtek DNS-metiláltságával (Anway et al.,
2005);
De vannak már humán megfigyelések is. Öngyilkos
felnőttek hippokampuszában a neuronspecifikus glukokortikoid
receptorgén metilációját (és expresszióját) vizsgálva eltérést
találtak azokban az egyénekben, akik gyermekkorban rossz bánásmódban
részesültek (McGowan et al., 2009). Az öregedés során általános
DNS-metiláció következik be az agyban, ami egybeesik a tanulási- és
memóriakészségek hanyatlásával (Liu et al., 2009).
Epigenetikai környezet,
az egyedfejlődés plaszticitása
Mint láttuk, az epigenetikai folyamatok az élő szervezetek alapvető
feltételeihez tartoznak (szaporodás, magzati növekedés,
sejtdifferenciálódás). Ezek a fiziológiai történések azonban állandóan
változó környezetben zajlanak, így ha a kémiailag viszonylag egyszerű
kromatinmódosulásokat a környezet megzavarja, akkor ennek patológiás
következményei lesznek. In vitro állat- és humán megfigyelések szerint
epigenetikai módosulást okoznak a táplálékféleségeken túl különféle
környezeti toxikus anyagok: fémek (arzén, kadmium, ólom, nikkel,
króm), benzén, biszfenol-A (műanyag tárgyak additív komponense),
genisztein (táplálékkiegészítő), endokrin-aktív komponensek is. Az
epigenetics environment új célterületet jelent a környezet és
genetika, a nature–nurture viszony kutatásában (Dolinoy – Jirtle,
2008).
Ha a környezetnek az egészséget vagy betegséget
meghatározó hatását epigenetikai mechanizmusokon keresztül kívánjuk
vizsgálni, aligha vitatható, hogy a súlypont az egyedfejlődés korai
szakaszaira helyezendő. A magzati, csecsemő- és kisdedkori életszakasz
plaszticitása ősi tapasztalat, legalábbis a gyermeknevelés értelmi,
érzelmi vonatkozásában. Epigenetikai gondolatrendszerben ma ezt úgy
mondhatjuk, hogy az egyedfejlődésnek ebben a szakaszában génjeink egy
jelentős csoportja a környezeti hatások függvényében úgy állítódik be
– aktivitásuk ki- vagy bekapcsolódik –, hogy ez meghatározza további
életünket. A magzati, kora gyermekkori epigenetikai plaszticitás
rendkívüli jelentőséget nyer az egyedfejlődésben, aminek az öregkorra
is hatása van. Továbbmenve: a környezet epigenetikai hatásának
transzgenerációs következményei is lehetnek. Angol és svéd
populációkon tett, egymást megerősítő epidemiológiai megfigyelések
szerint az apai nagyszülők serdülőkori tápláltsága, életmódja hatással
van az unokák élettartamára, bennük diabétesz és szív-érrendszeri
betegségek kialakulására, mégpedig mind a nagyszülők, mind az unokák
nemétől függően egyenes vagy fordított viszonyban. Az összefüggésre a
genom imprintinggel kapcsolatos epigenetikai jelenségeken kívül aligha
lehet más magyarázatot keresni (Pembrey et al., 2006). Az egyed
szüleiben, sőt nagyszüleiben zajló ivarsejtérésre kiterjesztett
epigenetikai plaszticitás, a környezeti hatások transzgenerációs
megnyilvánulásának felvetése akár neo-lamarcki gondolatokhoz is
elvezethet.
Egyéni, családi, társadalmi felelősség
Egy idő óta sejthető volt, hogy az epigenetikai gondolatkör áttörést
fog eredményezni az életfolyamatok vezérlése, a nature-nurture viszony
értelmezésében. Az elmúlt évek kutatási eredményei, a vezető
tudományos folyóiratok közleményei, kommentárjai, a tudományos élet
konferenciái félreérthetetlenül jelzik, hogy ez az áttörés megtörtént.
Az epigenetikai mechanizmusok feltárásával kulcsot kaptunk a
tapasztalati úton sejtett összefüggések egzakt, molekuláris
módszerekkel történő feltárására, a kutatási eredmények ellenőrizhető
reprodukálására vagy éppen cáfolatára. Az epigenetika orvosi
jelentőségét jelzi, hogy máris számos diagnosztikai teszt alapul a
gének metiláltságának vizsgálatán. 2009 októberében napvilágot látott
az első, referenciaértékű emberi epigenomikai térkép (Lister et al.,
2009), vezető folyóiratokban sorra jelennek meg eredeti megfigyelések
és átfogó összesítő közlemények szervi megbetegedések, mentális
retardáció, pszichiátriai betegségek, daganatok epigenetikai
vonatkozásairól. Különös perspektívát jelent, hogy az epigenetikai
történések egy egészen új terápiás célpontot jelenthetnek gyógyszerek
alkalmazására, mivel az epigenetikai állapot – szemben a genetikai
meghatározottsággal – reverzibilis, környezetfüggő (Szyf, 2009).
Biológiai, orvosi jelentőségén túlmenően a
gondolatrendszernek van egy széleskörű általános vonatkozása is. Az
epigenetikai ismeretekkel új molekuláris biológiai értelmezést nyernek
az ember testi, szellemi, érzelmi fejlődési folyamatai, s ebből
rendkívül fontos következtetések vonhatók le. Ha ugyanis nincs minden
kódolva a veleszületett genetikai programban (s ezt már a
legelvakultabb „túlgenetizálók” sem vallják), akkor a megfogant új
egyed életútját jelentős mértékben környezete – a várandós anya, a
család, a társadalom, iskola – határozza meg a sejtek epigenetikai
mintázatának beállítása útján, mivel az egyedfejlődés bizonyos
kritikus időpontjaiban ható környezeti hatások életreszólóak. Sőt: a
hatás generációkon is átívelhet.
A gyermekek lehető legjobb egészsége, okossága,
ügyessége, sikeressége magától értetődő szülői vágy, társadalmi igény,
aminek torzult formája a biotechnológiai technikák fejlődése nyomán
még a genetikai programba való beavatkozást is megcélozta (genetic
enhancement), ám ez remélhetőleg sohasem fog megvalósulni. Az
epigenetika viszont olyan lehetőséget kínál, ami nem lép túl a
tradicionális nevelési kereteken, a nature–nurture összefüggést új
megvilágításba helyező ismeretek azonban genetikai, biológiai alapon
nyugvó tudatossággal egészítik ki a nevelési, fejlesztési módszereket,
a környezet alakítását. A gyermekfejlődési folyamatokba, az egyedi
jellegzetességek kialakulásának alig ismert részleteibe való
betekintés lehetősége minden bizonnyal további kutatásokra fog
inspirálni. A lehetőségek azonban túlmutatnak a genetikai, biológiai,
orvosi tudományokon, s pszichológusok, pedagógusok, filozófusok,
szociológusok, politikusok bevonását sürgetik. Kérdések azonban már
most is felvethetők. Mikor, milyen környezeti hatásokat, milyen módon
kell a fejlődő gyermek számára teremteni? Létezik-e normatív,
korszaktól, időtől, földrajzi hovatartozástól, tradíciótól független
nevelési menetrend? Hol a határ az univerzális nevelési eszközök és az
egyedi adottságokhoz igazodó nevelés között? Mennyire gyakorolhat
pressziót a szülő a gyermekére, s mekkora szabadságot kell biztosítson
a gyermek hajlamainak, adottságainak megfelelő saját választásának?
Milyen a társadalmi és egyéni/családi felelősség megoszlása?
Egyvalami aligha vitatható. Felelősségünk óriási.
Kulcsszavak: humángenetika, öröklődés és környezet, magzati
fejlődés, gyermekfejlesztés, nevelés-oktatás
IRODALOM
Anway, Matthew D. – Cupp, A. S. – Uzumcu,
M. et al. (2005): Epigenetic Transgenerational Actions of Endocrine
Disruptors and Male Fertility. Science. 308, 1466–1469.
Dolinoy, Dana C. – Jirtle, Randy L.
(2008): Environmental Epigenomics in Human Health and Disease.
Environmental Molecular Mutagenesis. 49, 4–8.
Kucharski, Robert – Maleszka, J. – Foret,
S. et al. (2008): Nutritional Control of Reproductive Status in
Honeybees via DNA Methylation. Science. 319, 1827–1830.
Lister, Ryan – Pelizzola, M. – Dowen, R.
H. et al. (2009): Human DNA Methylomes at Base Resolution Show
Widespreat Epigenomic Differences. Nature. 462, 315–322.
Liu, Liang – vanGroen, T. – Kadish, I. et
al. (2009): DNA Methylation Impacts on Learning and Memory in Aging.
Neurobiological Aging. 30, 549-560.
McGowan, Patrick O. – Sasaki, A. –
D’Alessio, A. C. et al. (2009): Epigenetic Regulation of the
Glucocorticoid Receptor in Human Brain Associates with Childhood
Abuse. Nature Neuroscience. 12, 342–8.
Murgatroyd, Chris – Patchev, A.V. – Wu, Y.
et al. (2009): Dynamic DNA Methylation Programs Persistent Adverse
Effect of Early-Life Stress. Nature Neuroscience. 12, 1559–1562.
Paratore, Sabrina – Alessi, E. – Coffa, S.
et al. (2006): Early Genomics of Learning and Memory: A Review. Genes,
Brain and Behaviour. 5, 209–221.
Pembrey, Marcus E. – Bygren, L. O. –
Kaati, G. et al. (2006): Sex-specific, Male-line Transgenerational
Responses in Humans. European Journal of Human Genetics. 14, 159–166.
Roth, Tania L. – Lubin, F. D. – Funk, A.
J. et al. (2009): Lasting Epigenetic Influence of Early-life Adversity
on the BDNF Gene. Biological Psychiatry. 65, 760–769.
Szyf, Moshe (2009): Epigenetics, DNA
Methylation and Chromatin Modifying Drugs. Annual Review of
Pharmacological Toxicology. 49, 243–263.
Waterland, Robert A. (2009): Is
Epigenetics an Important Link between Early Life Events and Adult
Disease? Hormon Research. 71, 13–16.
Weaver, Ian C. G. – Cervoni, N. –
Champagne, F. A. et al. (2004): Epigenetic Programming by Maternal
Behaviour. Nature Neuroscience. 7, 1–8.
Weaver, Ian C. G. – D’Alessio, A. C. –
Brown, S. E. et al. (2007): The Transcription Factor Nerve Growth
Factor-Inducible Protein A Mediates Epigenetic Programming. Journal of
Neuroscience. 27, 1756–1768.
WEBCÍM >
Zeisel, Steven H. (2009): Epigenetic
Mechanisms for Nutrition Determinants of Later Health Outcomes.
American Journal of Clinical Nutrition. 89, 1488–93.
|