Zegar epigenetyczny — co to takiego? Jak działa zegar Horvatha?

Zegar epi­gene­ty­czny (inaczej zegar Hor­vatha) służy do określa­nia wieku bio­log­icznego orga­niz­mu na pod­staw­ie poziomu mety­lacji DNA. Na czym pole­ga ta meto­da? Od czego zależy starze­nie się w tym uję­ciu? Zaprasza­my do lek­tu­ry po więcej informacji.

Spis treś­ci:

1. Czym jest zegar epi­gene­ty­czny (zegar Horvatha)?
2. Jak dzi­ała zegar epi­gene­ty­czny (zegar Horvatha)?
3. Co wpły­wa na zegar epi­gene­ty­czny (zegar Horvatha)?
4. Czy zegar epi­gene­ty­czny da się cofnąć?

Czym jest zegar epigenetyczny (zegar Horvatha)?

Zegar epi­gene­ty­czny (inaczej zegar Hor­vatha lub Grim­Age) to nowa meto­da oce­ny wieku bio­log­icznego, opar­ta na odkryciu pro­fe­so­ra gene­ty­ki i biostatysty­ki, Steve’a Hor­vatha. Naukowiec zauważył, że pro­cesy mety­lacji DNA, które mają sil­ny związek ze starze­niem się orga­niz­mu, moż­na zmierzyć i na ich pod­staw­ie opra­cow­ać odpowied­nie narzędzia służące do pomi­aru pro­ce­su starzenia [1].

Jak działa zegar epigenetyczny (zegar Horvatha)?

Zegar epi­gene­ty­czny (zegar Hor­vatha) zakła­da, że na pod­staw­ie anal­izy poziomu mety­lacji DNA (jest to pro­ces pole­ga­ją­cy na przyłącza­niu grup mety­lowych (-CH3) do zasad azo­towych nuk­leo­ty­dów) moż­na określić z dużą dokład­noś­cią wiek bio­log­iczny orga­niz­mu, a nawet przewidzieć jego dłu­gość życia [2].

Co wpływa na zegar epigenetyczny (zegar Horvatha)?

Hor­vath odkrył, że niek­tóre czyn­ni­ki mogą wpły­wać na wiek epi­gene­ty­czny i co za tym idzie, dłu­gość życia. Naukowiec udowod­nił, że negaty­wny wpływ na epi­gene­ty­czne tem­po starzenia się mają [3] [4] [5]:

• czyn­ni­ki środowiskowe, takie jak np. otyłość,
• niek­tóre choro­by, np. choro­ba Alzheimera, choro­ba Hunt­ing­tona lub choro­ba Parkin­sona,
• zakaże­nie wirusem HIV.

Nato­mi­ast korzyst­ny (spowal­ni­a­ją­cy) wpływ na zegar Hor­vatha wywiera stosowanie odpowied­nio zbi­lan­sowanej, lekkiej diety oraz dban­ie o reg­u­larną akty­wność fizy­czną [4]. Potwierdza­ją to również wyni­ki kon­trolowanego bada­nia klin­icznego, przeprowad­zonego w 2021 roku przez zespół dr Kary Fitzger­ald, lekarkę spec­jal­izu­jącą się w medy­cynie natur­opaty­cznej, wykłada­jącą w IFM (Insti­tute for Func­tion­al Med­i­cine) [6].

Czy zegar epigenetyczny da się cofnąć?

Bada­nia wspom­ni­anej dr Kary Fitzger­ald sugeru­ją, że zmi­ana sty­lu życia może się przy­czynić do cofnię­cia wskazówek zegara epi­gene­ty­cznego. Kon­trolowane badanie klin­iczne, które trwało 8 tygod­ni, wykaza­ło znaczące spowol­nie­nie pro­ce­su starzenia mety­la­cyjnego u osób, które stosowały dietę opartą na chudym mięsie, rybach i rośli­nach [6]. Dowiodło również dwo­ja­ki wpływ na zegar Hor­vatha wysiłku fizy­cznego — zarówno brak akty­wnoś­ci fizy­cznej, jak i jej ekstremal­ny nad­mi­ar (wyczynowe upraw­ian­ie sportu) wpły­wa­ją negaty­wnie na zegar Hor­vatha [6]. Badacze zauważyli także nieko­rzyst­ny związek pomiędzy mety­lacją DNA i nad­miernym stre­sem oraz skra­jnym brakiem snu [6].

Negaty­wny wpływ przewlekłego stre­su na śmiertel­ność w uję­ciu epi­gene­ty­cznym wykaza­li także naukow­cy z Uni­w­er­syte­tu Yale [7]. Bada­nia przeprowad­zone pod kierown­ictwem lekarza psy­chi­a­try Zacharego Har­vanek dostar­czyło również ciekawych wniosków na tem­at leku stosowanego u osób z insuli­noopornoś­cią — met­forminy i jego korzyst­nego dzi­ała­nia na zegar epi­gene­ty­czny [7].

Zagad­nienia związane z zegarem Hor­vatha oraz możli­woś­cią cofa­nia jego wskazówek zain­tere­sowało także zespół badaw­czy dok­to­ra far­makologii i kri­o­bi­ologii Gregory’ego Fahy. Naukow­cy, również stacjonu­ją­cy na Uni­w­er­syte­cie Yale, postanow­ili zbadać wpływ wybranych leków na pro­cesy epi­gene­ty­cznego starzenia się. W toku pra­cy badaw­czej wykaza­li oni, że zas­tosowanie w grupie badanych osób hor­monu wzros­tu oraz dwóch leków powszech­nie przepisy­wanych cukrzykom (DHEA oraz met­formi­na) znaczą­co cofnęło ich wiek bio­log­iczny [8].

Źródła:

1. Hor­vath S. DNA methy­la­tion age of human tis­sues and cell types. Genome Biol. 2013; 14:R115. 10.1186/gb-2013–14-10-r115

2. Hor­vath S, Raj K. DNA methy­la­tion-based bio­mark­ers and the epi­ge­net­ic clock the­o­ry of age­ing. Nature Reviews Genet­ics. 2018;19(6):371–384.

3. Mar­i­oni R, Shah S, McRae A et al. DNA methy­la­tion age of blood pre­dicts all-cause mor­tal­i­ty in lat­er life. Genome Biol. 2015;16(1).

4. Hor­vath S, Erhart W, Brosch M et al. Obe­si­ty accel­er­ates epi­ge­net­ic aging of human liv­er. Pro­ceed­ings of the Nation­al Acad­e­my of Sci­ences. 2014;111(43):15538–15543.

5. Hor­vath S, Levine A. HIV‑1 Infec­tion Accel­er­ates Age Accord­ing to the Epi­ge­net­ic Clock. Jour­nal of Infec­tious Dis­eases. 2015;212(10):1563–1573.

6. Fitzger­ald K, Hodges R, Hanes D et al. Poten­tial rever­sal of epi­ge­net­ic age using a diet and lifestyle inter­ven­tion: a pilot ran­dom­ized clin­i­cal tri­al. Aging (Albany NY). 2021.

7. Har­vanek, Z.M., Fogel­man, N., Xu, K. et al. Psy­cho­log­i­cal and bio­log­i­cal resilience mod­u­lates the effects of stress on epi­ge­net­ic aging. Transl Psy­chi­a­try 11, 601 (2021). https://doi.org/10.1038/s41398-021–01735‑7

8. Fahy GM, Brooke RT, Wat­son JP, Good Z, Vasanawala SS, Maeck­er H, Leipold MD, Lin DTS, Kobor MS, Hor­vath S. Rever­sal of epi­ge­net­ic aging and immunose­nes­cent trends in humans. Aging Cell. 2019 Dec;18(6):e13028.