Cesta ke zdravému miminku II: Epigenetika v těhotenství

Cesta ke zdravému miminku II: Epigenetika v těhotenství

„Hlavně, aby bylo zdravé,“ říkají s oblibou nastávající maminky. Zároveň si ale přejí, aby jejich dítě bylo i chytré, šikovné a v životě šťastné… A víte, že tohle všechno je možné do velké míry ovlivnit i tím, jak se žena v těhotenství stravuje, jaké škodliviny na ni působí, a dokonce tím, jestli je psychicky v pohodě?

Vlastnosti a schopnosti našeho budoucího miminka nejsou ovlivněny jen tím, jaké geny mu předáme v naší DNA. Neméně důležité je, které z těchto genů jsou v určitých okamžicích života zapnuté, a mohou se tedy podle nich tvořit bílkoviny, anebo vypnuté a tedy nefunkční. Zapínání a vypínání genů se přitom děje pomocí tzv. epigenetických reakcí, jejichž průběh velkou měrou ovlivňujeme svým životním stylem.

To platí po celý náš život, v rámci nitroděložního vývoje, při kterém probíhají bouřlivé procesy růstu a vývoje, to však platí několikanásobně více. Je prokázáno, že v průběhu těhotenství je dítě mnohem náchylnější na faktory působící ze životního prostředí, které mění aktivitu jeho genů, než poté po zbytek života. Životní styl matky v těhotenství tak výrazně ovlivňuje nejen zdraví, ale i například inteligenci, a dokonce i psychiku dítěte (například ve smyslu náchylnosti k úzkostem a depresím).

Na co bychom tedy v průběhu těhotenství měli dbát, abychom našemu dítěti připravili co nejlepší vstup do života?

Výživa pro růst, imunitu i inteligenci

Výživa je v těhotenství zásadně důležitá. Poskytuje totiž dítěti nejen stavební kameny pro jeho růst a vývoj, ale zároveň pro něj představuje i důležitou informaci o podmínkách panujících ve vnějším světě. V jeho těle na základě těchto informací probíhají epigenetické reakce, které mají za úkol dítě co nejlépe připravit pro život v tomto světě.

Naprostým základem by proto v těhotenství měla být zdravá, vyvážená strava s dostatkem, ale nikoliv nadbytkem všech důležitých živin. Z epigenetického pohledu byl prokázán například pozitivní vliv tzv. středomořské stravy, která je bohatá na olivový olej, ryby a mořské plody, ovoce, zeleninu, luštěniny a červeného vína. Většina z těchto potravin má totiž pozitivní epigenetické účinky, tj. pozitivně ovlivňují aktivitu důležitých genů, a proto jsou (pochopitelně až na to víno) vhodné i jako základ těhotenské stravy. Podle výzkumů tento jídelníček chrání nenarozené dítě před tzv. metabolickým syndromem, což je skupina poruch metabolismu, které zvyšují riziko kardiovaskulárních nemocí a diabetu 2. typu. V západním světě přitom trpí metabolickým syndromem cca třetina populace.

Makroživiny

Obecně škodlivá je naopak strava obsahující nadbytek sacharidů a tuků – přemíra obojího škodí zdraví obecně, pokud však nadbytek obou živin konzumuje těhotná matka, vede to u dítěte k nadměrné metylaci genu pro tvorbu růstového faktoru IGF2. Důsledkem může být například vznik ADHD (porucha pozornosti spojená s hyperaktivitou). Strava s vysokým obsahem tuků také snižuje míru epigenetické reakce jménem acetylace histonů. Kvůli tomu se snižuje aktivita genu pro tvorbu bílkoviny jménem adiponektin, která se podílí na regulaci krevní glukózy a oxidaci mastných kyselin. To může u dítěte vést k vyššímu riziku obezity a diabetu 2. typu.

Velice důležitý je naopak dostatečný příjem kvalitních bílkovin. Pokud jich nastávající matka konzumuje nedostatek, její potomci mají nejen nižší celkovou porodní hmotnost, ale také poměrově nižší hmotnost řady důležitých orgánů – mozku, srdce, jater a ledvin. Jsou rovněž negativně ovlivněny některé procesy tvorby energie v játrech, produkce stresových hormonů a tyto děti jsou i v dospělosti celkově nižšího vzrůstu.

Mikroživiny

Kyselina listová, vitaminy B12, B6, B2, cholin a betain – tyto živiny zmiňujeme najednou, protože všechny dohromady jsou důležité pro správný průběh další stěžejní epigenetické reakce – metylace genů (většinou fungují jako tzv. donory metylu). Dobře známá je zejména nezbytnost kyseliny listové, jejíž nedostatek zejména v raných fázích těhotenství vede k těžkému poškození mozku a nervové soustavy. Při jejím metabolismu totiž vzniká metylová skupina, která se procesu metylace účastní. Nezbytný je ale i dostatečný příjem ostatních uvedených živin, které tohoto procesu zasahují jako tzv. kofaktory (součásti enzymů). Nedostatek vitaminu B2 ve stravě matky bývá dáván do souvislosti s metylačními změnami, které mohou způsobit poruchy růstu a rozvoj diabetu, u nás však bývá jeho deficit spíše výjimečný.

Vitamin D3 – tento vitamin s výraznými epigenetickými účinky má v těhotenství velice důležitou roli. Ovlivňuje totiž aktivitu genů, které řídí transport důležitých živin přes placentu. Tato funkce je nezbytná pro zajištění dostatku živin nutných pro správný růst a vývoj plodu, bez vitaminu D3 by vyvíjející dítě trpělo vážnou podvýživou. Jeho deficit se tak projevuje potlačením růstu plodu, špatným vývojem kostí (zhoršení jejich hustoty i obsahu minerálů), a po narození pak vyšším rizikem vzniku obezity.

Omega-3 – tyto nenasycené mastné kyseliny mají nejen výrazné epigenetické účinky (zejména v oblasti metylace genů), ale i důležitou strukturní funkci. Zvláště jedna z nich, DHA, je totiž součástí buněčných membrán a v oblasti mozku je považována za nejdůležitější látku tukové povahy. Mírou konzumace omega-3 v těhotenství (a poté i při kojení) proto můžeme přímo ovlivnit vývoj mozku a nervové soustavy dítěte, a dokonce i jeho inteligenci, paměť a schopnost koncentrace. Když navíc byly v rámci výzkumu krmeny pokusné myši krmeny stravou s nízkým obsahem omega-3, rodili se jim potomci s výrazně menším mozkem, a navíc s vysokou mírou úzkostných projevů. Omega-3 jsou v těhotenství rovněž nezbytné i pro správný vývoj imunitního systému dítěte i prevenci alergií – u dětí alergických matek, které je v těhotenství doplňovaly, byl zaznamenán nižší výskyt atopických ekzémů i respiračních potíží.

A co doplňky stravy?

Obecně platí, že v těhotenství bychom měli s doplňky stravy zacházet velice opatrně a základem by měla být pestrá strava. Většina epigeneticky působících doplňků stravy s v těhotenství nedoporučuje, je tu ale několik výjimek.

Tou nejznámější je kyselina listová. U nás ji ženy dostanou automaticky předepsánu, jakmile v těhotenství poprvé navštíví gynekologa, protože je ale důležitá především v prvních týdnech po početí, je vhodné dbát na její dostatečný příjem už v době, kdy začínáme miminko plánovat.

Velice vhodné je užívání omega-3 nenasycených mastných kyselin – kanadská studie totiž prokázala, že pouze čtvrtina těhotných žen konzumuje omega-3 dostatek! Je to důležité jak pro vývoj dítěte (viz výše), ale těhotným ženám to pomáhá zmírnit příznaky těhotenské cukrovky, a omega-3 rovněž výrazně snižují riziko poporodních depresí!

Zvláště na podzim a v zimě je vhodné zvážit i doplňování vitaminu D3, jehož nedostatek je rovněž v našich zeměpisných šířkách velice častý.

Negativní emoce a stres ohrožují nejen imunitu

To, že silné negativní emoce v průběhu těhotenství mají devastující vliv i na psychiku nenarozeného dítěte, je známo již řadu let. V poslední době se ale objevují výzkumy, podle nichž je i toto zapříčiněno epigenetickým mechanismy.

Zajímavý výzkum na toto téma proběhl v kanadském Quebecku. Zaměřil se na děti žen, které byly těhotné v zimě 1998. Tehdy zde totiž zuřila velká sněhová bouře, která ponechala v hlubokém mrazu tři miliony obyvatel po 45 dní bez elektrického proudu, což pochopitelně znamenalo velký stres pro všechny obyvatele, a pro těhotné ženy dvojnásob. Když vědci třináct let poté zkoumali DNA jejich dětí, zjistili u nich zvýšenou metylaci u téměř tisícovky genů, které ovlivňují imunitní systém, zvláště pak funkci T-buněk. Úroveň metylace přitom souvisela s objektivní velikostí stresu, kterému byla matka vystavena (např. s mírou poškození jejího domova). Jinými slovy čím větší stres matky, tím horší imunita dítěte.

Prokázán byl i vliv emocí matky na psychickou pohodu dítěte v průběhu dalšího života. Když například vědci zkoumali DNA dětí žen, které byly v těhotenství sexuálně zneužity, zjistili u nich zvýšenou metylaci genu ovlivňujícího receptory pro glukokortikoidy. Glukokortikoidy jsou hormony, které zajišťují optimální odezvu na stres, a pokud je jejich působení omezeno (třeba právě nefunkčními receptory), vede to například ke zvýšené míře úzkosti.

Nebezpečná cukrovka i obezita

Velkou měrou může epigenom dítěte ovlivnit především těhotenská cukrovka, pokud není kompenzována. Škodlivě zde totiž působí především vysoká hladina glukózy v krvi, která při dlouhodobém působení dokáže výrazně měnit především úroveň metylace genů. Dítě má pak v pozdějším věku výrazně vyšší riziko cukrovky i obezity.

Dalším problémem může být obezita matky, která rovněž výrazně ovlivňuje metylaci genů dítěte. To má pak vyšší sklony k obezitě, cukrovce a nemocem srdce a cév. Škodlivě ovšem působí i podváha matky.

Kouření škodí mozku i plicím dítěte

Kouření zásadně mění epigenetické vzorce samotného kuřáka, pokud ale tomuto zlozvyku holduje těhotná žena, má to výrazně negativní vliv i na její nenarozené dítě. To sice nedýchá škodlivý dým, řada problematických látek ale přechází do krve a odtud přes placentu a v důsledku ovlivňuje genetickou informaci plodu podobným způsobem jako DNA samotného kuřáka. Nedávný výzkum zveřejněný v časopise American Journal of Human Genetics prokázal, že kouření v těhotenství zasahuje především proces jménem metylace genů (metylace způsobuje, že je gen „vypnutý“). Jeho autoři zjistili, že děti kuřaček mají ve srovnání s potomky nekuřaček odlišné metylační vzorce u více než 6 000 genů! Zejména přitom šlo o ty geny, které ovlivňují vývoj nervové soustavy a plic.

V samotném těhotenství kouření negativně ovlivňuje růst plodu – děti kuřaček se rodí s nižší porodní hmotností – a zvyšuje riziko potratu. Epigenetické změny jsou také pravděpodobně důvodem, proč se kuřačkám rodí větší procento dětí s rozštěpem. V průběhu života pak mají tyto děti vyšší výskyt potíží dýchacího systému, poruch imunity, bývají častěji obézní a jsou také více ohroženy rakovinou a cukrovkou II. typu.

Alkohol ničí intelekt

Pokud nastávající matka pije alkohol, negativně tím ovlivňuje všechny základní epigenetické mechanismy (tj. metylaci genů, acetylaci histonů a regulaci pomocí microRNA). To se negativně projeví především na vývoji nervové soustavy dítěte – hrozí mu zejména snížená inteligence, poruchy učení a paměti, zhoršení pozornosti, ale také vyšší riziko úzkosti a poruch chování.

Pozor na toxiny z životního prostředí

Poměrně zásadně mohou epigenetické vzorce vyvíjejícího se dítěte měnit toxické látky z prostředí. Ovlivňují totiž tzv. kofaktory, což jsou nebílkovinné části enzymů, a to zejména těch enzymů, které se účastní epigenetických procesů. Některé z těchto kofaktorů se spotřebovávají při procesech detoxikace, další jsou poškozeny volnými radikály, jejichž produkci přítomnost toxinů v organismu ovlivňuje. Některé škodliviny také zasahují do buněčného metabolismu nebo ovlivňují funkci mitochondrií.

Většina z toxických látek pochopitelně škodí člověku v jakémkoliv věku, vyvíjející plod je však na ně mnohonásobně citlivější než dospělý organismus, což ostatně platí i pro děti v době krátce po narození. Změny, které v důsledku jejich působení v epigenetické informaci probíhají, jsou prakticky vždy negativní – jejich důsledkem mohou být v horším případě vývojové vady, v tom lepším pak menší změny, které v dalším životě dítěte výrazně zvyšují riziko vzniku řady onemocnění (tyto epigenetické změny jsou ale naštěstí v mnoha případech vratné). Míra poškození plodu přitom závisí nejen na množství působící látky, ale na tom, v které fázi těhotenství se to přihodí. Nejhorší dopady má působení toxinů v prvním trimestru.

Riziko přitom představují nejen látky, které obecně vnímáme jako „jedy“, tedy například těžké kovy (značná část jejich toxického působení má epigenetické pozadí), ale třeba i exhalace z průmyslu a dopravy, pesticidy a další látky využívané při pěstování zemědělských plodin, a dokonce třeba i polycyklické aromatické uhlovodíky, které vznikají třeba i při grilování či hoření svíček. Toxiny z životního prostředí působící v době těhotenství mohou například negativně ovlivňovat růst plodu, vývoj kognitivních schopností, po narození pak zvyšují výskyt poruch imunity, astmatu a alergií či poruch chování.

 

Zdroje informací

Bernal A, Jirtle R. Epigenomic disruption: the effects of early developmental exposures. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. 2011;6203(919):1–14.

Crider K, Yang T, Berry R, Bailey L. Folate and DNA methylation: a review of molecular mechanisms and the evidence for folate’s role. Adv Nutr. 2012;3(14):21–38.

Lorite Mingot et al. (2017). Epigenetic effects of the pregnancy Mediterranean diet adherence on the offspring metabolic syndrome markers. J Physiol Biochem, 73:495-510.

van Straten, E.M. et al,, 2010.  The liver X-receptor gene promoter is hypermethylated in a mouse model of prenatal protein restriction. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 298, R275–R282.

Crider K, Quinlivan E, Berry R, et al. Genomic DNA methylation changes in response to folic acid supplementation in a population-based intervention study among women of reproductive age. PLoS One. 2011;6(12):e28144.

Rampersaud G, Kauwell G, Hutson AD, Cerda J, Bailey L. Genomic DNA methylation decreases in response to moderate folate depletion in elderly women. Am J Clin Nutr. 2000;72:998–1003.

Anderson O, Sant K, Dolinoy D. Nutrition and epigenetics: an interplay of dietary methyl donors, one-carbon metabolism, and DNA methylation. J Nutr Biochem. 2012;23(8):853–859.

Azzi S, Sas T, Koudou Y, et al. Degree of methylation of ZAC1 (PLAGL1) is associated with prenatal and post-natal growth in healthy infants of the EDEN mother child cohort. Epigenetics. 2014;9(3):338–345.

Rijlaarsdam, J. et al. (2016). Prenatal unhealthy diet, insulin-like growth factor 2 gene (IGF2) methylation, and attention deficit hyperactivity disorder symptoms in youth with early-onset conduct problems. Journal of Child Psychology and Psychiatry, doi: 10.1111/jcpp.12589.

Brogan, A. et al. (2017). Short term vitamin D exposure alters methylation status of term placental villi. Placenta, 57:262.

Connye N. Kuratko, Erin Cernkovich Barrett, Edward B. Nelson, and Salem Norman, Jr. The Relationship of Docosahexaenoic Acid (DHA) with Learning and Behavior in Healthy Children: A Review. Nutrients. 2013 Jul; 5(7): 2777–2810.

Richardson A.J., Burton J.R., Sewell R.P., Spreckelsen T.F., Montgomery P. Docosahexaenoic acid for reading, cognition and behavior in children aged 7–9 years: A randomized, controlled trial (the DOLAB Study) PLoS One. 2012;7:e43909.

Nobuyuki Sakayori, Takako Kikkawa, Hisanori Tokuda, Emiko Kiryu, Kaichi Yoshizaki, Hiroshi Kawashima, Tetsuya Yamada, Hiroyuki Arai, Jing X. Kang, Hideki Katagiri, Hiroshi Shibata, Sheila M. Innis, Makoto Arita, Noriko Osumi. Maternal dietary imbalance between omega-6 and omega-3 polyunsaturated fatty acids impairs neocortical development via epoxy metabolites. STEM CELLS, 2015

Xiaoming Jia, Mohammadreza Pakseresht, Nour Wattar, Jamie Wildgrube, Stephanie Sontag, Murphy Andrews, Fatheema Begum Subhan, Linda McCargar, Catherine J. Field. Women who take n-3 long-chain polyunsaturated fatty acid supplements during pregnancy and lactation meet the recommended intake. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2015; 1 DOI: 10.1139/apnm-2014-0313

María Consuelo Escamilla-Nuñez, MSc, Albino Barraza-Villarreal, PhD, Leticia Hernández-Cadena, PhD, Efraín Navarro-Olivos, MD, Peter D. Sly, MBBS, MD, DSc, and Isabelle Romieu, MD, MPH, ScD. Omega-3 Fatty Acid Supplementation During Pregnancy and Respiratory Symptoms in Children. Chest. 2014 Aug; 146(2): 373–382.

D Berman, C Clinton, R Limb, EC Somers, V Romero, and E Mozurkewich. Prenatal Omega-3 Supplementation and Eczema Risk among Offspring at Age 36 Months. Insights Allergy Asthma Bronchitis. 2016; 2(1): 1.
Miller BJ, Murray L, Beckmann MM, Kent T, Macfarlane B. Dietary supplements for preventing postnatal depression. Cochrane Database Syst Rev. 2013 Oct 24;(10):CD009104. doi: 10.1002/14651858.CD009104.pub2.
Alireza Ostadrahimi, Sakineh Mohammad-Alizadeh, Mozhgan Mirgafourvand, Sina Yaghoubi,4 Elham Shahrisa,and Azizeh Farshbaf-Khalili. Effects of Fish Oil Supplementation on Gestational Diabetes Mellitus (GDM): A Systematic Review.
Lei Cao-Lei, Renaud Massart, Matthew J. Suderman, Ziv Machnes, Guillaume Elgbeili, David P. Laplante, Moshe Szyf, Suzanne King. DNA Methylation Signatures Triggered by Prenatal Maternal Stress Exposure to a Natural Disaster: Project Ice Storm. PLoS ONE. 2014.

Radtke KM, Ruf M, Gunter HM, Dohrmann K, Schauer M, Meyer A, Elbert T (July 2011). “Transgenerational impact of intimate partner violence on methylation in the promoter of the glucocorticoid receptor”. Translational Psychiatry. 1 (July 19): e21.

Joubert, B. et al. (2016). DNA Methylation in Newborns and Maternal Smoking in Pregnancy: Genome-wide Consortium Meta-analysis. American Journal of Human Genetics, 98(4): 680-696.

Suter MA, Anders AM, Aagaard KM. Maternal smoking as a model for environmental epigenetic changes affecting birthweight and fetal programming. Mol Hum Reprod 2013; 19:1–6; PMID:23139402

Abel EL. Smoking during pregnancy: a review of effects on growth and development of offspring. Hum Biol 1980; 52:593–625; PMID:7009384

Grabenhenrich LB, Gough H, Reich A, Eckers N, Zepp F, Nitsche O, Forster J, Schuster A, Schramm D, Bauer CP, et al. Early-life determinants of asthma from birth to age 20 years: A German birth cohort study. J Allergy Clin Immunol 2014; 133(4):979–88; PMID:24461583;

Wang L, Joad JP, Abel K, Spinner A, Smiley-Jewell S, Liu H, Pinkerton KE. Effects of environmental tobacco smoke on the developing immune system of infant monkeys. J Allergy Clin Immunol 2007; 120:445–51; PMID:17482667

Benartzi CS, Koestler DC, Houseman EA, Christensen BC, Wiencke JK, Schned AR, Karagas MR, Kelsey KT, Marsit CJ. DNA methylation profiles delineate etiologic heterogeneity and clinically important subgroups of bladder cancer. Carcinogenesis 2010; 31:1972–6

Makin J, Fried PA, Watkinson B. A comparison of active and passive smoking during pregnancy: long-term effects. Neurotoxicol Teratol 1991; 13:5–12

Ungerer M, Knezovich J, Ramsay M. In utero alcohol exposure, epigenetic changes, and their consequences. Alcohol Res 2013; 35:37–46; PMID:24313163

Pruett D, Waterman EH, Caughey AB. Fetal alcohol exposure: consequences, diagnosis, and treatment. Obstet Gynecol Surv 2013; 68:62–9; PMID:23322082;

Wallace DC, Fan W. Energetics, epigenetics, mitochondrial genetics. Mitochondrion 2010; 10:12–31; PMID:19796712

Migicovsky Z, Kovalchuk I. Epigenetic memory in mammals. Front Genet 2011; 2:28; PMID:22303324; http://dx.doi.org/10.3389/fgene.2011.00028

Perera F, Herbstman J. Prenatal environmental exposures, epigenetics, and disease. Reprod Toxicol 2011; 31:363–73; PMID:21256208;

Finer S, Mathews C, Lowe R, et al. Maternal gestational diabetes is associated with genome-wide DNA methylation variation in placenta and cord blood of exposed offspring. Hum Mol Genet. 2015;44:1–31.[

Sharp G, Lawlor D, Richmond R, et al. Maternal pre-pregnancy BMI and gestational weight gain, offspring DNA methylation and later offspring adiposity: findings from the Avon Longitudinal Study of Parents and Children. Int J Epidemiol. 2015;44(4):1288–1304.

Morales E, Groom A, Lawlor D, Relton C. DNA methylation signatures in cord blood associated with maternal gestational weight gain: results from the ALSPAC cohort. BMC Res Notes. 2014;7(1):278.

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.