Epigenetika a zdraví očí II. – Makulární degenerace

Epigenetika a zdraví očí II. – Makulární degenerace

Nejdřív máte trochu problém se zaostřením, ale přičítáte to věku. Pak se ale stane něco divného – ve vašem zorném poli se objeví díra. A jako na potvoru vždy zrovna tam, kam se snažíte zaostřit, zatímco okolní předměty zůstávají jasné. Máte problém číst, sledovat televizi, nerozeznáváte obličeje svých přátel… Tak nějak se projevuje makulární degenerace, vážná oční choroba, na kterou se zaměříme v druhém díle našeho miniseriálu o zdraví očí z pohledu epigenetiky.

 

Lidské oko je velice složitá struktura, a proto se do jeho vývoje a funkce zapojuje vysoké množství genů – cca 90 % těch, které jsou v naší DNA obsaženy. Aby vše fungovalo, jak má, musejí být potřebné geny zapnuté, aby podle nich mohl organismus vytvářet bílkoviny. Vlivem životního prostředí, stravy, životního stylu, ale i stárnutí však v našem těle probíhá řada tzv. epigenetických reakcí, které negativně ovlivňují právě aktivitu genů v naší DNA, což se projeví i zvýšeným rizikem vzniku očních onemocnění. V prvním díle našeho miniseriálu jsme se z tohoto úhlu pohledu podívali na šedý zákal (https://epivyziva.cz/epigenetika-a-zdravi-oci-i-prevence-sedeho-zakalu/), dnes se zaměříme na makulární degeneraci.
Ta přitom patří mezi choroby, na jejichž vzniku se právě epigenetické reakce podílejí velkou měrou. Úzce totiž souvisí se stárnutím organismu – její celý název ostatně zní „věkem podmíněná makulární degenerace“. S věkem totiž obecně stoupá počet negativních epigenetických značek na našich genech a ty, které jsou zodpovědné za funkci očí, nejsou výjimkou. Další pak přibývají například v souvislosti se špatnou výživou, nedostatkem pohybu, působením UV záření, toxinů z prostředí, kouřením atd.

 

Co je makulární degenerace?

Makulární degenerace je degenerativní onemocnění sítnice, které se bohužel nejvíce projevuje v oblasti tzv. žluté skvrny. Jde o oblast s vysokou hustotou čípků, tj. buněk citlivých na světlo, kam dopadají paprsky odražené od předmětů, na které zaostřujeme. Proto se také nejprve zhoršuje schopnost vidění v centru zorného pole, přičemž periferní vidění zůstává zachováno.
Často lidé rozvoj choroby dlouho vůbec nezaznamenají, zhoršenou schopnost zaostření přičítají například stařecké dalekozrakosti. Pokud se navíc zrak zhorší pouze na jednom oku, mozek to dokáže „vyrovnat“ a vidění se zhorší jen málo.
Makulární degenerace se vyskytuje ve dvou podobách. Nejčastěji (cca v 85 % případů) se objevuje tzv. suchá forma, která spočívá v úbytku buněk sítnice. Rozvíjí se relativně pomalu, ale možnosti léčby jsou při ní velmi omezené – v podstatě spočívají v podávání karotenoidů. Vlhká forma spočívající v prorůstání cév na místa, kam nepatří, je naopak zákeřná v tom, že postupuje velice rychle – k výraznému zhoršení zraku (či dokonce k oslepnutí) dochází v řádu týdnů až měsíců. Pokud je však zachycena včas, je léčitelná.

 

Mohou za to volné radikály?

Proč se při suché formě makulární degeneraci dodávají právě karotenoidy? Hlavní důvod je ten, že jde o silné antioxidanty, které efektivně působí právě v oblasti očí. Na vzniku makulární degenerace (MD) se totiž velkou měrou podílí poškozování struktur oka volnými radikály. Neméně důležité je ale ovlivňování aktivity genů epigenetickými reakcemi. Vědecké výzkumy již prokázaly existenci celé řady epigenetických mechanismů a další budou jistě přibývat.
Navíc platí, že i nedostatečná ochrana před volnými radikály může mít epigenetické pozadí. U lidí trpících touto chorobou totiž vědci objevili sníženou hladinu enzymů glutathion S-transferáz (PI, mu1 a mu5), které slouží jako zachytávač škodlivých volných radikálů kyslíku. Nedostatek těchto enzymů tak vede k vyššímu oxidativnímu poškození sítnice. Výzkumy zároveň u osob s MD prokázaly i zvýšenou metylaci promotorů genů, podle nichž jsou tyto enzymy vytvářeny. Právě metylace je přitom jednou ze tří základních epigenetických reakcí – pokud je v oblasti tzv. promotorů (částí DNA zahajujících čtení určitého genu) zvýšená, aktivita tohoto genu se snižuje, a dokonce může dojít i k jeho úplnému vypnutí.

 

Kromě toho ale byly prokázány i další epigenetické souvislosti:

  • Pacienti s MD mají zvýšenou metylaci v oblasti genu pro receptor C interleuikunu 17, což je látka důležitá pro buněčnou signalizaci.
  • Osoby s MD mají zvýšenou metylaci genů, podle nichž se v těle vytvářejí klusterin a vitronektin. Tyto bílkoviny zabraňují rozkladu buněk, a pokud jich je v těle nedostatek, zhoršuje to míru zánětlivých procesů a také to může vést k rozvoji MD.
  • Roli zde hraje i další epigenetická reakce, acetylace histonů. Histony jsou bílkoviny, na něž se „navíjí“ vlákno DNA. Geny v určité oblasti přitom mohou být přečteny, pouze jsou-li jejich histony tzv. acetylovány. Pokud dojde k jejich deacetylaci, což zajišťují enzymy jménem deacetylázy, dojde k vypnutí genů. Pokud se nám ale podaří snížit právě množství deacetyláz, zvýšíme tím aktivitu genů, které chrání buňky sítnice například před poškozením vlivem nedostatku kyslíku (to je časté zejména u vlhké formy MD).
  • Pokázány byly i rozdíly v tvorbě tzv. microRNA – malých řetězců ribonukleových kyselin, které rovněž dokáží zablokovat přepis genů. Některé z nich (třeba microRNA 23), přitom dokáží zvýšit ochranu buněk před poškozením volnými radikály, další se zase podílejí na regulaci zánětlivých procesů.
  • Některé microRNA se navíc podílejí na sníženém množství tzv. faktoru CHF, který způsobuje zánětlivou degeneraci nervových buněk. Zajímavé přitom je, že tento mechanismus se vyskytuje nejen u MD, ale i u Alzheimerovy choroby.

 

Co může pomoci?

Ve světle narůstajících poznatků o epigenetických příčinách makulární degenerace již vědci vyvíjejí léky, jež budou pracovat právě na epigenetickém principu (nadějně se jeví například možnost využití microRNA 21). Zároveň se ale vyplatí, pokud se míru epigenetických reakcí v našem těle pokusíme ovlivnit i výživou a dalšími úpravami životního stylu.
Je třeba se zaměřit zejména na faktory, které ovlivňují rychlost celkového stárnutí organismu, protože míra stárnutí je dána právě výskytem negativních epigenetických změn v naší DNA.

  • Důležitá je zdravá strava s dostatkem antioxidantů – pozitivní vliv je prokázán zejména u karotenoidů luteinu a zeaxantinu, které najdeme například ve vaječných žloutcích, kukuřici, meruňkách, borůvkách, ořeších, hroznovém víně, kustovnici a dalších potravinách.
  • Potvrzen byl i příznivý efekt anthokyanů (barvivo obsažené v bobulovém ovoci).
  • Výzkumy odhalily rovněž výrazný ochranný efekt pravidelné konzumace ryb.
  • Důležitý je dostatek pohybu.
  • Negativně naopak působí kouření (jeho vliv na vznik MD byl prokázán studiemi na dvojčatech), nadměrná konzumace alkoholu a toxiny z životního prostředí.

 

Doplňky stravy

Velkou službu nám mohou prokázat i živiny a byliny, které v sobě spojují antioxidační a epigenetický účinek. Pokud je užíváme ve vysokých koncentracích (tj. formou doplňků stravy), mohou výrazně přispět nejen k zastavení makulární degenerace, ale i k ozdravění celého organismu.
Astaxantin – jedná se o barvivo z rodiny karotenoidů s pozitivním vlivem na zdraví celých očí. Má výrazný antioxidační potenciál a účinně snižuje hladinu volných radikálů v oblasti oka, zároveň však působí i epigeneticky. Ovlivňuje například produkci endoteliárních faktorů, které se podílejí na růstu cév.
Omega-3 – prokázána byla souvislost konzumace zejména dvou z nich, EPA a DHA, s rizikem makulární degenerace. Zvláště DHA hraje obecně důležitou roli v udržení normálního vidění. Navíc je z ní v těle vytvářen neuroprotektin D1, což je látka s výrazným ochranným vlivem na nervové buňky, a je také důležitá pro udržení optimální propustnosti a tloušťky buněčných membrán tyčinek a čípků a aktivaci specifických bílkovin v oční sítnici.
Resveratrol – silný antioxidant s protizánětlivými účinky reguluje aktivitu několika genů souvisejících se vznikem MD, chrání buňky sítnice, má vliv na produkci endoteliárního faktoru, který reguluje tvorbu nových cév (to je důležité zejména při vlhké formě MD) a navíc má celkový vliv na zpomalení stárnutí právě cestou ovlivnění všech základních epigenetických reakcí.
Rozmarýn – extrakt z této byliny má výrazný antioxidační, protizánětlivý a také epigenetický efekt. Velmi efektivně například chrání buňky sítnice před poškozením (za to je zodpovědný zejména v něm obsažený karnosol a kyselina karnosolová).

 

Zdroje informací
AREDS report no. 8. A randomized, placebo-controlled, clinical trial of high-dose supplementation with vitamins C and E, beta carotene, and zinc for age-related macular degeneration and vision loss. Ophthalmology 2001; 119: 1417–1436.

Ates O, Azizi S, Alp HH, Kiziltunk A, Beydemir S, Cinici E et al. Decreased serum paraoxonase 1 activity and increased serum homocysteine and malondialdehyde levels in age-related macular degeneration. Tohoku J Exp Med 2009; 217: 17–22.

Friedman DS, O’Colmain BJ, Munoz B, Tomany SC, McCarty C, de Jong PT et al. Prevalence of age related macular degeneration in the United States. Arch Ophthalmol 2004; 122: 564–572.

Buch H, Vinding T, la Cour M, Jensen GB, Prause JU, Nielsen NV. Risk factors for age-related maculopathy in a 14-year follow-up study: the Copenhagen City Eye Study. Acta Ophthalmol Scand 2005; 83: 409–418.

Smith W, Assink J, Klein R, Mitchell P, Klaver CC, Klein BE et al. Risk factors for age-related macular degeneration: pooled findings from three continents. Ophthalmology 2001; 108: 697–704.

Frederick JM, Rayborn ME, Laties AM, Lam DM, Hollyfield JG. Dopaminergic neurons in the human retina. J Comp Neurol 1982; 210: 65–79.

Hyman LG, Lilienfeld AM, Ferris FL III, Fine SL. Senile macular degeneration: a case–control study. Am J Epidemiol 1983; 118: 213–227.

Hunter A, Spechler PA, Cwanger A, Song Y, Zhang Z, Ying GS et al. dna methylation is associated with altered gene expression in AMD. IOVS 2012; 53: 2089–2105.

Wei L, Liu B, Tuo J, Shen D, Chen P, Li Z et al. Hypomethylation of IL17RC promoter associates with age related macular degeneration. Cell Rep 2012; 1151–1158.

Oliver VF, Franchina M, Jaffe AE, Branham KE, Othman M, Heckenlively JR et al. Hypomethylation of the IL17RC promoter in peripheral blood leukocytes is not a hallmark of age-related macular degeneration. Cell Rep 2013; 5: 1527–1535.

Crabb JW, Miyagi M, Gu X, Shadrach K, West KA, Sakaguchi H et al. Drusen proteome analysis: an approach to the etiology of age-related macular degeneration. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: 14619–14621.

Anderson DH, Mullins RF, Hageman GS, Johnson LV. A role for local inflammation in the formation of drusen in the aging eye. Am J Ophthalmol 2002; 134: 411–431.

Jenne DE, Lowin B, Peitsch MC, Bottcher A, Schmitz G, Tschopp J. Clusterin (complement lysis inhibitor) forms a high density lipoprotein complex with apolipoprotein A-I in human plasma. J Biol Chem 1991; 266: 11030–11036.

Suuronen T, Nuutinen T, Ryhänen T, Kaarniranta K, Salminen A. Epigenetic regulation of clusterin/apolipoprotein J expression in retinal pigment epithelial cells. Biochem Biophys Res Commun 2007; 357: 397–401.

Goettlicher M, Minucci S, Zhu P, Krámer OH, Schimpf A, Giavara S et al. Valproic acid defines a novel class of HDAC inhibitors inducing differentiation of transformed cells. EMBO J 2001; 20: 6969–6978.

Sabatel C, Malvaux L, Bovy N, Deroanne C, Lambert V, Gonzalez ML et al. MicroRNA-21 exhibits antiangiogenic function by targeting RhoB expression in endothelial cells. PLoS One 2011; 6: e16979.

Shen J, Yang X, Xie B, Chen Y, Swaim M, Hackett SF et al. MicroRNAs regulate ocular neovascularization. Mol Ther 2008; 16: 1208–1216.

Cheng Y, Liu X, Zhang S, Lin Y, Yang J, Zhang C. MicroRNA-21 protects against the H(2)O(2)-induced injury on cardiac myocytes via its target gene PDCD4. J Mol Cell Cardiol 2009; 47: 5–14.

Tang Y, Zheng J, Sun Y, Wu Z, Liu Z, Huang G. MicroRNA-1 regulates cardiomyocyte apoptosis by targeting Bcl-2. Int Heart J 2009; 50: 377–387.

Winkler BS, Boulton ME, Gottsch JD, Sternberg P. Oxidative damage and age-related macular degeneration. Mol Vis 1999; 5: 32.

Hollyfield JG. Age-related macular degeneration: the molecular link between oxidative damage, tissue-specific inflammation and outer retinal disease: the Proctor lecture. Invest Ophthalmol Vis Sci 2010; 51: 1275–1281. | Article | PubMed |

Cai J, Wu M, Nelson KC, Sternberg P Jr, Jones DP. Oxidant-induced apoptosis in cultured human retinal pigment epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 1999; 40: 959–966.

Kim MH, Chung J, Yang JW, Chung SM, Kwag NH, Yoo JS. Hydrogen peroxide-induced cell death in a human retinal pigment epithelial cell line, ARPE-19. Korean J Ophthalmol 2003; 17: 19–28.

Lin H, Qian J, Castillo AC, Long B, Keyes KT, Chen G et al. Effect of miR-23 on oxidant-induced injury in human retinal pigment epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011; 52: 6308–6314.

Lukiw WJ, Surjyadipta B, Dua P, Alexandrov PN. Common micro RNAs (miRNAs) target complement factor H (CFH) regulation in Alzheimer’s disease (AD) and in agerelated macular degeneration (AMD). Int J Biochem Mol Biol 2012; 3: 105–116.

Hirotaka Hashimoto, Kiyomi Arai, Shimmin Hayashi, Hiroyuki Okamoto, Jiro Takahashi, and Makoto Chikuda. The effect of astaxanthin on vascular endothelial growth factor (VEGF) levels and peroxidation reactions in the aqueous humor. J Clin Biochem Nutr. 2016 Jul; 59(1): 10–15.

Seddon JM, George S, Rosner B. Cigarette smoking, fish consumption, omega-3 fatty acid intake, and associations with age-related macular degeneration: the US Twin Study of Age-Related Macular Degeneration. Arch Ophthalmol. 2006 Jul;124(7):995-1001.

Rahman MM, Ichiyanagi T, Komiyama T, Hatano Y & Konishi T (2006): Superoxide radical‐ and peroxynitrite‐scavenging activity of anthocyanins; structure‐activity relationship and their synergism. Free Radic Res 40: 993–1002.

Gordon WC & Bazan NG (2013): Mediator lipidomics in ophthalmology: targets for modulation in inflammation, neuroprotection and nerve regeneration. Curr Eye Res 38: 995–1005.

SanGiovanni JP & Chew EY (2005): The role of omega‐3 long‐chain polyunsaturated fatty acids in health and disease of the retina. Prog Retin Eye Res 24: 87–138.

Querques G & Souied EH (2014): The role of omega‐3 and micronutrients in age‐related macular degeneration. Surv Ophthalmol 59: 532–539.

Obisesan TO, Hirsch R, Kosoko O, Carlson L & Parrott M (1998): Moderate wine consumption is associated with decreased odds of developing age‐related macular degeneration in NHANES‐1. J Am Geriatr Soc 46: 1–7.

Balaiya S, Murthy RK & Chalam KV (2013): Resveratrol inhibits proliferation of hypoxic choroidal vascular endothelial cells. Mol Vis 19: 2385–2392.

King RE, Kent KD & Bomser JA (2005): Resveratrol reduces oxidation and proliferation of human retinal pigment epithelial cells via extracellular signal‐regulated kinase inhibition. Chem Biol Interact 151: 143–149.

Shindler KS, Ventura E, Dutt M, Elliott P, Fitzgerald DC & Rostami A (2010): Oral resveratrol reduces neuronal damage in a model of multiple sclerosis. J Neuroophthalmol 30: 328–339.

T. Rezaie, S. R. McKercher, K. Kosaka, M. Seki, L. Wheeler, V. Viswanath, T. Chun, R. Joshi, M. Valencia, S. Sasaki, T. Tozawa, T. Satoh, S. A. Lipton. Protective effect of carnosic acid, a pro-electrophilic compound, in models of oxidative stress and light-induced retinal degeneration. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2012;

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

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