Hormonsko-genska mineštra
Pozdravljeno, poslušalstvo, na pokušini prve letošnje vajeniške mineštre znanstvene redakcije Radia Študent. Za osnovo današnje pojedine smo zamešali genetsko prajuho, saj nas je zanimalo, zakaj se inaktivira kromosom X in kaj za zdravje škodljivega se lahko zgodi pri parjenju v sorodstvu oziroma incestu. Za konec smo juho začinili s skoraj preobjestno mero hormonskih motilcev.
Za začetek se osredotočimo na zgodbo o inaktivaciji kromosoma X. Zakaj je večina želvovinastih mačk samičk? Odgovor se seveda skriva v genetiki. V človeškem genomu je 46 kromosomov. Od tega je 22 parov avtosomnih, pri tem se oba kromosoma v paru izražata ekvivalentno. Poleg avtosomnih kromosomov najdemo še dva spolna kromosoma, ki ne sledita temu pravilu. To sta kromosoma X in Y. Biološki spol pri sesalcih določajo spolni kromosomi. Moški biološki spol določa regija SRY na kromosomu Y, ženski biološki spol pa odsotnost te regije. Spolna kromosoma X in Y po svoji vlogi v celičnih mehanizmih nista enakovredna. Kromosom Y vsebuje le okrog 100 visoko specializiranih genov. Po drugi strani kromosom X vsebuje do 1000 genov. Ti geni so med drugim odgovorni za osnovne celične funkcije.
Genotipsko ženski organizmi imajo torej dve kopiji kromosoma X, genotipsko moški pa eno. Brez ustreznih genetskih mehanizmov bi se pojavilo neravnovesje med samicami in samci pri izražanju genov, lociranih na kromosomu X. Ker so geni na kromosomu X ključni za osnovno celično delovanje, bi na ta način genotip XX prejel preveliko, genotip XY pa premajhno dozo genov kromosoma X. To se pri osebkih z več kot eno kopijo kromosoma X prepreči z utišanjem ali inaktivacijo dodatnih kopij kromosoma X, tako da ima osebek efektivno zgolj en aktiven kromosom X v genomu. Ta proces, imenovan tudi lionizacija, se začne kmalu po nastanku zarodka in se vzdržuje v telesnih celicah vse življenje. Več o inaktivaciji kromosoma X nam je povedala raziskovalka iz skupine za raziskovanje epigenetskih mehanizmov z inštituta European Molecular Biology Laboratory v Heidelbergu, doktorica Agnese Loda.
Proces inaktivacije oziroma lionizacije je poimenovan po angleški genetičarki, doktorici Mary Lyon, ki je v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja raziskovala kromosomsko inaktivacijo pri miših. Lyon je z uporabo mutageneze povzročila nastanek več mišjih linij z različnimi barvami kožuha. Ob križanju samca in samice različnih barv je opazila nastanek lisastega kožuha pri mišjih samicah, ne pa tudi pri samcih. Z večkratnim križanjem je določila, da je gen za barvo kožuha na kromosomu X. Prav tako je postavila hipotezo, da je razlog za lisavost utišanje enega od kromosomov X. Ostalo je le še vprašanje, kako se to zgodi. Osnovni genski zapis za utišanje je shranjen v inaktivacijskem centru X na kromosomu X. Ta izraža več dolgih nekodirajočih RNK, ki so v srcu mehanizma inaktivacije in jih imenujemo Xist. Več o pomenu dolgih nekodirajočih RNK oziroma, po angleško, long noncoding RNAs pove Loda.
Za inaktivacijo kromosoma X torej stojijo epigenetski mehanizmi. Epigenetika je veda, ki opisuje dedne spremembe v genski funkciji, ki se prenašajo z mitozo ali mejozo. Vključuje tudi procese in strukture, ki sodelujejo pri izražanju fenotipa ter njegovih modifikacij tekom evolucije, ki pa jih ne moremo razložiti zgolj s spremembami sekvence DNK. Pionirski znanstvenik na področju epigenetike Conrad Hal Waddington je epigenetske mehanizme razložil s principom frnikol. Predstavljajmo si množico frnikol na vrhu razvejane doline. Frnikole se spustijo z vrha doline. Ob razvejitvah doline lahko frnikola zavije levo ali desno. Tako se frnikole premikajo po dolini navzdol in spreminjajo smer na razvejitvenih točkah. Kam bodo zavile, bo odločilno vplivalo na končno destinacijo. Ker frnikole ne morejo prosto prehajati nazaj, so ujete v svoji končni destinaciji.
Kot frnikole lahko dojamemo tudi celice zarodka. Na začetku so vse celice enake in vsebujejo enak genski zapis. Z različnimi epigenetskimi modifikacijami so celice namenjene v določeno smer razvoja. Mehanizmi usmerjanja celic so različni, a imajo skupen cilj: spreminjanje izražanja genov z namenom usmerjanja celične funkcije. Nekateri od trenutno poznanih mehanizmov so metilacija DNK, metilacija RNK, uravnavanje s transkripti RNK in modifikacija histonov – proteinov, ki zagotavljajo strukturno podporo DNK. Kateri mehanizmi so ključni pri dolgoročnem utišanju kromosoma X, razloži Loda.
Na opisan način ostane kromosom X utišan skozi celotno življenje samic sesalcev. Inaktivacija kromosoma X je tako očitna, da jo lahko opazujemo tudi z mikroskopiranjem jeder celic samic sesalcev. Na slikah lahko opazimo zgoščeno območje heterokromatina, imenovano Barrovo telesce. To je inaktiviran kromosom X. Za zaključek zgodbe o inaktivaciji kromosoma X se vrnimo na začetek. Pri zarodku sta na začetku oba kromosoma X aktivna. Kako lahko zarodek ponovi postopek inaktivacije in naključno izbere kromosom X za inaktivacijo, razloži Loda.
Sedaj pa poglejmo v sedanjost. Zgodba kromosoma X še zdaleč ni končana, saj v zvezi z njo še vedno potekajo znanstvene raziskave. Doktorico Agnese Loda smo povprašali, katera vprašanja so na področju inaktivacije kromosoma X še vedno nepojasnjena.
Ta temeljni celični proces je pomembno vplival tudi na celotno razumevanje bioloških procesov. Loda razloži, kako je razumevanje procesa inaktivacije kromosoma X vplivalo na širšo biološko sfero.
Če bi radi opazovali vplive inaktivacije kromosomov X, predlagam, da se sprehodite do sosedov z želvovinasto mačko. Prav inaktivacija kromosoma X je razlog za nastanek mozaičnega videza kožuha. O tem smo poročali tudi v decembrski ZOFFi, v kateri smo predstavili dve študiji, ki sta odkrivali gene, odgovorne za oranžno obarvanost mačje dlake. Zato so želvovinaste mačke ponavadi samice, občasno pa se pojavijo tudi želvovinasti samčki. Razlog za mozaičnost pri njih? Trije spolni kromosomi, in sicer XXY.
Pozdravljeni v genski minešti na znanstvenih valovih Radia Študent. Danes vam strežemo z drobci o genomu in genskih spremembah. V prihajajočem delu oddaje se bomo posvetili vplivu parjenja v sorodstvu oziroma incesta ter z njima povezanih napak v genomu, ki pomembno vplivajo na razumevanje družbenih pojavov in razvoj medicinske genetike.
Večina oseb na svetu je vzgojenega v okolju, kjer je incest ne zgolj družbeno nesprejemljiv, ampak tudi povsem nelegalen. Toda kaj se skriva v ozadju takšne prepovedi? Je prepoved incesta le družbena norma, ali se za njim skriva evolucijska slabost, zaradi katere je pri živalih in ljudeh tovrstno parjenje oziroma razmnoževanje vedno nezaželjeno? Genom dveh ljudi je med seboj namreč v okoli 99 odstotkih identičen, ne glede na to, koga primerjamo - lahko sta sorodnika ali pa prebivata na daljnih celinah. Zakaj sta torej incest in parjenje v sorodstvu nezaželena, če pa smo si ljudje na prvi pogled precej sorodni? Na vprašanje nam je pomagala odgovoriti izredna profesorica Tadeja Režen z Medicinske fakultete Univerze v Ljubljani.
Med pripravo oddaje smo zasledili, da je problem pri parjenju v sorodstvu oziroma incestu daleč največji med najožjimi člani iste družine. Težave, povezane z incestom, so torej najbolj izrazite med brati in sestrami ter med otroci in njihovimi biološkimi starši, težava pa je manjša že pri potomcih staršev, ki sta v sorodu zgolj v drugem kolenu. Razliko pojasni Režen.
Prepoved incesta ni zgolj sodobna človekova iznajdba, ki bi nastala zaradi napredka v razumevanja genetike, ampak je bila prisotna vseskozi v zgodovini. Do incesta je prišlo predvsem zaradi želje po ohranitvi “čiste” krvi, v smislu kraljevske ali vladarske linije potomcev. Zelo zloglasen primer takega selektivega incestnega razmnoževanja so Habsburžani. Z gensko izolacijo v ožjem sorodstvu so poskušali obdržati politični vpliv svoje rodbine in zadržati dedne posesti ter titule pod lastno streho. Zaradi pomankanja znanja o delovanju genskega koda anomalij verjetno niso pripisovali svojemu ravnanju, temveč le golemu naključju ali pa katerim nepovezanim zunanjim vplivom.
Kaj pa danes vemo o negativnih posledicah parjenja v sorodstvu? Odgovori nam izredna profesorica Režen.
Habsburžani, predvsem njihova španska veja, danes slovijo po svoji nenavadno veliki spodnji čeljusti in ustnicah ter prisotnosti drugih bolezni, ki so bile najverjetneje povezane z incestom v rodbini. Podobno težavo pa zaznamo tudi pri nekaterih drugih primerih dvornega incesta, kar nas lahko napelje na misel, da so nekatere zdravstvene težave vedno prve, ki se izrazijo. Odgovor pa ni tako preprost. Družina, ki v svojem genomu nima okvarjenih genov, tudi po več generacijah potomcev incestnih razmerij verjetno ne bi utrpela hudih sprememb, kar pa je seveda malo verjetna situacija. Vse je torej odvisno od obstoječih recesivnih genov v družini.
Za konec nas je zanimalo, ali se negativne posledice preteklega parjenja v sorodstvu s časom lahko odstranijo iz družine. Odgovarja izredna profesorica Režen.
Incestni način razmnoževanja torej ni zgolj družbeni tabu, temveč lahko prinaša tudi resna bolezenska tveganja. Danes je ideja o čistih linijah dokaj zastarela in izbrisana praksa. Do incesta danes večinoma prihaja v primerih zlorabe, ki se dogajajo v družinah. Na srečo lahko s primernimi genetskimi tehnikami otrokom, rojenim iz incestnega odnosa, pomagamo napovedati negativne posledice na njihovo zdravje in pravočasno ukrepati. Seveda pa je pomembno, da imajo tako oni kot matere, ki so bile žrtve zlorabe, ustrezen dostop do metod za prekinitev nosečnosti in druge oblike psihološke ter socialne pomoči.
Kava s sojinim mlekom, voda iz plastenke, hrana v plastični posodi, papir za račune – so ti predmeti nevarni? Kot smo pred leti poročali v Frequenzi della scienza z naslovom Bav-bav moderne dobe: hormonski motilci, je veliko vsakdanjih predmetov lahko nevarnih za naše zdravje. V njih so namreč prisotne molekule, imenovane motilci hormonov.
V zadnjem delu oddaje vam bomo predstavili motilce hormonov, strokovno imenovane kemični motilci endokrinega sistema, in opozorili na njihov vpliv na reproduktivno zdravje. Svetovna znanstvena organizacija poroča, da se z neplodnostjo sooča vsak šesti človek na svetu. Neplodnost, stanje, ki prizadene tako ženske kot moške, je v sodobnem času vse bolj pogosta. Kot poroča obsežna študija, ki je zajela podatke o reproduktivnem zdravju za 190 držav med letoma 1990 in 2010, se je pojavnost neplodnosti v razvitih državah zvišala z okoli treh na 16 odstotkov. Veča se tudi pogostost hormonsko odvisnih rakov, kot sta raka na dojkah in prostati.
Pri ohranjanju plodnosti igrajo pomembno vlogo hormoni. Hormoni so molekule, ki se s krvjo prenašajo med vsemi organskimi sistemi in s svojim delovanjem uravnavajo različne procese. Za razliko od hormonov motilci hormonov naravno niso prisotni v našem telesu. O motilcih hormonov smo se pogovarjali s profesorico Lucijo Peterlin Mašič s Fakultete za farmacijo Univerze v Ljubljani.
Zloglasen sloves so kemični motilci endogenih sistemov pridobili že v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, v ameriški vojni v Vietnamu. Ameriška vojska naj bi namreč želela odstraniti drevesa in drugo rastlinje, ki je domačinom zagotavljalo kritje med napadi. V ta namen so uporabili biološko orožje, mešanico herbicidov, imenovano agent orange. Med aktivnimi učinkovinami tega strupa je bil tudi dioksin TCDD, kemični motilec endokrinega sistema, ki so mu bili izpostavljeni tako domačini kot ameriški vojaki.
Raziskave negativnih posledic biološkega orožja agent orange v Vietnamu poročajo o velikih stiskah tamkajšnjih družin. Lokalno prebivalstvo je ob revščini in vojnih poškodbah trpelo zaradi visokega števila spontanih splavov in prezgodnjih rojstev. Slednje pripisujejo negativnim učinkom dioksina TCDD v agentu orange na reproduktivni sistem. Prav tako sta se dve tretjini otrok staršev, ki so bili izpostavljeni biološkemu orožju, rodili s kognitivnimi in razvojnimi nepravilnostmi, opaznimi že v prvem letu življenja.
Ni pa nujno, da se območja bombardirajo z biološkim orožjem, da bi na njih zasledili kemične motilce endokrinega sistema.
Lani, denimo, so v Zvezi potrošnikov Slovenije izvedli raziskavo o vsebnosti bisfenolov v spodnjem perilu. Med 166 vzorci spodnjega perila je bisfenole vsebovala kar tretjina. Bisfenoli v človeškem telesu posnemajo delovanje estrogena in lahko povzročajo neplodnost. Od leta 2011 so v Evropski uniji prepovedani v otroških stekleničkah, grizalih in dudah, od začetka leta 2020 pa tudi v termopapirju za blagajniške račune. Konec lanskega leta je Evropska komisija prepoved razširila še na embalažo za živila in kuhinjske pripomočke oziroma materiale, ki prihajajo v stik z živili.
Opredelitev kemikalij kot motilcev hormonov je težavna. Kot navajajo na spletni strani mednarodne zveze endokrinologov, naj bi od okoli 85 tisoč kemikalij, ki jih je sintetiziral človek, bilo tisoč takih, ki bi lahko bile opredeljene kot motilci hormonskega sistema. Sedem držav Evropske unije je pred nekaj leti pripravilo seznam do danes že dobrih 70 kemikalij, ki so uradno opredeljene kot motilci hormonov, seznam pa letno posodabljajo. Poleg bisfenolov so dobro poznani motilci hormonov tudi ftalati, ki se uporabljajo kot plastifikatorji. Oboje tako najdemo v plastičnih izdelkih.
Bisfenoli in ftalati s svojim delovanjem že v zelo majhnih količinah motijo uravnavanje sproščanja spolnih hormonov. Njihova pomembna značilnost je tudi, da se nalagajo v tkivih. O bisfenolih so ugotovili, da se namesto estrogena vežejo na estrogenske receptorje in na ta način posnemajo delovanje estrogenov. Prav tako se vežejo na androgenske receptorje. Z vezavo delujejo kot testosteronski antagonisti, kar pomeni, da z vezavo na receptor hkrati onemogočijo vezavo testosterona in njegovo biološko učinkovanje. Tako ovirajo za reprodukcijo ključne procese, kot so razvoj jajčnikov, testisov, dozorevanje foliklov, sperme in ovulacija. Podobno so raziskave pokazale, da ftalati povzročajo odmiranje Sertolijevih celic v testisih ter zmanjšajo gibljivost in številčnost spermijev.
Delovanje endokrinih motilcev hormonov sega tudi na genski nivo. Vezava motilcev na jedrne receptorje, kot sta estrogenski in androgenski receptor, povzroči spremembe v izražanju številnih genov, vpletenih v normalno delovanje telesa. Endokrini sistem tako preko hormonov določa, kateri deli genoma bodo v katerih okoljskih pogojih aktivni. Takšno uravnavanje genov telesu omogoča prilagajanje na spremembe v okolju. Spremembe aktivnosti genov, brez sprememb v njihovem zapisu, imenujemo epigenetske spremembe. Zanje je značilno, da imajo lahko transgeneracijske učinke.
Nazoren primer epigenetskega vpliva je uporaba sintetičnega estrogena. Sintetični estrogen je bil v sredini prejšnjega stoletja predpisan nosečnicam za ohranjanje nosečnosti. Med materami, ki so uživale to učinkovino, se je povečala pojavnost sicer redke oblike raka nožnice, med njihovimi hčerkami pa neplodnost. Vpliv estrogena na nosečnice je bil opazen celo v tretji generaciji. Njihovi vnuki so bili namreč bolj dovzetni za nepravilen razvoj moškega reproduktivnega sistema.
Ob raziskovanju vplivov kemičnih motilcev endogenega sistema na zdravje ljudi pa smo naleteli na številne nasprotujoče si rezultate raziskav. Primer konfliktnih rezultatov so učinki triklostana, antibakterijske učinkovine v različnih kozmetičnih izdelkih, na reproduktivni sistem. Medtem ko študija na Kitajskem poroča o njegovem negativnem učinku na formacijo zarodkov med zanositvijo, ga raziskovalci na Poljskem povezujejo s pozitivnimi učinki za ohranjanje plodnosti. Kaj so izzivi raziskovanja teh snovi, predstavi Peterlin Mašič.
Tudi z gorenjem plastike se v okolico sproščajo kemični motilci endokrinega sistema, že omenjeni dioksini. V nedavnih obsežnih požarih v Los Angelesu najdemo primer takšnega sproščanja kemičnih motilcev v atmosfero, kar lahko neposredno ogrozi lokalno populacijo. O nevarnosti izpostavljenosti tamkajšnjih prebivalcev smo povprašali profesorico Peterlin Mašič.
Glede na to, da so hormonski motilci vseprisotni, raziskave in resnični primeri obolenj pa so že neštetokrat pokazali na uničujoče učinke hormonskih motilcev na zdravje ljudi in živali, se zdijo prepovedi evropskih regulatorjev dokaj jalove. Prepoved enega motilca, na primer bisfenola A, je namreč takoj privedla do zamenjave le-tega z drugimi bisfenoli, ki so prav tako škodljivi, vendar ne prepovedani. Kriteriji, s katerimi sprejemamo različne regulativne ukrepe na tem področju, so tako žal velikokrat neučinkoviti.
Mineštro smo skuhale vajenke Ana, Sergej in Živa.
Dodaj komentar
Komentiraj